Un equipo del Instituto Químico de Energía y Medio Ambiente (IQUEMA) de la Universidad de Córdoba ha ideado una batería que utiliza la hemoglobina como facilitador de reacciones electroquímicas y que funciona durante unos 20-30 días.
La hemoglobina es una proteína presente englóbulos rojosy es responsable de transmitiroxígenodesde los pulmones a los diferentes tejidos del cuerpo (y luego transfiriendo dióxido de carbono al revés).Tiene una afinidad muy alta por el oxígeno y es fundamental para la vida, pero ¿y si también fuera un elemento clave para un tipo de dispositivo electroquímico en el que el oxígeno también juega un papel importante, como las baterías de zinc-aire?
Esto es lo que los grupos de Química Física (FQM-204) y Química Inorgánica (FQM-175) de la Universidad de Córdoba (UCO) quisieron comprobar y desarrollar, junto con un equipo de la Universidad Politécnica de Cartagena, tras un estudio delLa Universidad de Oxford y un Trabajo Fin de Grado en la UCO demostraron que la hemoglobina presenta propiedades prometedoras para el proceso de reducción y oxidación (redox) mediante el cual se genera energía en este tipo de sistemas.
Así, el equipo de investigación desarrolló, a través de un proyecto de prueba de concepto, la primera batería biocompatible (que no es dañina para el organismo) utilizando hemoglobina en la reacción electroquímica que transforma la energía química en energía eléctrica.
Utilizando baterías de zinc-aire, una de las alternativas más sostenibles a las que actualmente dominan el mercado (baterías de iones de litio), la hemoglobina sería un catalizador en dichas baterías.
Es decir, se utilizaría como una proteína que se encarga de facilitar la reacción electroquímica llamada reacción de reducción de oxígeno (ORR), provocando que, una vez que el aire ingresa a la batería, el oxígeno se reduzca y se transforme en agua en una de las partes de la misma.la batería (el cátodo o polo positivo), liberando electrones que pasan a la otra parte de la batería (el ánodo o polo negativo), donde se produce la oxidación del zinc.
Como explica el investigador de la UCO Manuel Cano Luna, "para ser un buen catalizador en la reacción de reducción de oxígeno, el catalizador debe tener dos propiedades: debe absorber rápidamente moléculas de oxígeno y formar moléculas de agua con relativa facilidad. Y la hemoglobina cumplía esos requisitos".De hecho, a través de este proceso, el equipo consiguió que su prototipo de batería biocompatible funcionara con 0,165 miligramos de hemoglobina durante entre 20 y 30 días.
Además de un gran rendimiento, el prototipo de batería que han desarrollado cuenta con otras ventajas.En primer lugar,baterías de zinc-aireson más sostenibles y pueden soportar condiciones atmosféricas adversas, a diferencia de otras baterías que se ven afectadas por la humedad y requieren una atmósfera inerte para su fabricación.
En segundo lugar, como sostiene Cano Luna, "el uso de la hemoglobina como catalizador biocompatible es bastante prometedor de cara al uso de este tipo de baterías en dispositivos que se integran en elcuerpo humano", como los marcapasos. De hecho, la batería funciona a pH 7,4, que es un pH similar al de la sangre. Además, dado quehemoglobinaestá presente en casi todos los mamíferos, también se podrían utilizar proteínas de origen animal.
Sin embargo, la batería que han desarrollado tiene cierto margen de mejora.La principal es que es una batería primaria que solo descarga energía eléctrica.Además no es recargable.Por ello, el equipo ya está dando los siguientes pasos para encontrar otra proteína biológica que pueda transformar el agua en oxígeno y, así, recargar elbatería.Además, las baterías sólo funcionarían en presencia de oxígeno, por lo que no podrían utilizarse en el espacio.El estudio, publicado en la revista
Energía y Combustibles,abre la puerta a nuevas alternativas funcionales para las baterías en un contexto en el que cada vez se esperan más dispositivos móviles y en el que se apuesta cada vez más por las energías renovables, de modo que es necesario disponer de dispositivos que almacenen el exceso de electricidadenergíaen forma deenergía química.Lo más importante es que lo más común
baterías de iones de litioHoy en día se enfrentan a la escasez de litio y su impacto ambiental como residuo peligroso.Más información:
ValentÃn GarcÃa-Caballero et al, Batería de zinc-aire a base de hemoglobina humana en un electrolito neutro,Energía y combustibles(2023).DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c02513Citación:
Se desarrolla el primer prototipo de batería que utiliza hemoglobina (9 de enero de 2024)recuperado el 9 de enero de 2024de https://techxplore.com/news/2024-01-battery-prototype-hemoglobina.html
Este documento está sujeto a derechos de autor.Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, noparte puede ser reproducida sin el permiso por escrito.El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.