La hemoglobina es una proteína presente en los glóbulos rojos que transporta oxígeno desde los pulmones a los tejidos del cuerpo. Es vital para la vida. ¿Qué pasaría si la hemoglobina también pudiera utilizarse en dispositivos como las baterías de zinc-aire, donde el oxígeno es esencial? Los científicos desarrollaron la primera batería que utiliza hemoglobina, la cual presenta varias ventajas y puede funcionar entre 20 y 30 días.
Investigadores del Instituto Químico de Energía y Medio Ambiente de la Universidad de Córdoba han creado con éxito la primera batería biocompatible del mundo utilizando hemoglobina , una sustancia inocua para el organismo. Esta batería, que facilita las reacciones electroquímicas, tiene una autonomía de entre 20 y 30 días. Su tecnología revolucionaria aprovecha el poder de la hemoglobina en la reacción electroquímica, transformando la energía química en electricidad.
Manuel Cano Luna , investigador de la UCO, explica: “Para ser un buen catalizador en la reacción de reducción de oxígeno, el catalizador debe tener dos propiedades: absorber rápidamente moléculas de oxígeno y formar moléculas de agua con relativa facilidad. Y la hemoglobina cumplía con esos requisitos”.
El equipo está compuesto por:
- Los grupos de Química Física (FQM-204) y Química Inorgánica (FQM-175) de la Universidad de Córdoba (UCO)
- Un equipo de la Universidad Politécnica de Cartagena.
El equipo de Cartagena busca verificar y desarrollar las prometedoras propiedades de la hemoglobina para el proceso redox de generación de energía. Esta iniciativa surgió de un estudio de la Universidad de Oxford y de un proyecto de fin de carrera de la UCO, que demostró el potencial de la hemoglobina en este tipo de sistemas.
Su nuevo estudio sugiere opciones de baterías para la creciente demanda de dispositivos móviles y el creciente uso de energías renovables. Esto es importante porque las baterías de iones de litio actuales enfrentan problemas de escasez de litio e impacto ambiental.
Funcionamiento de la batería de hemoglobina
Las baterías de zinc-aire son la alternativa más sostenible a las baterías de iones de litio que se utilizan actualmente. En las baterías de nuevo desarrollo, la hemoglobina funcionaría como catalizador.
- Esto se facilitar la reacción electroquímicaReacción de reducción de oxígeno (ORR).
- Esto hace que el aire entre en la batería para reducir el oxígeno y transformarlo en agua en el cátodo o polo positivo de la batería.
- Así, se liberan electrones que pasan al polo negativo o ánodo de la batería. Aquí es donde se produce la oxidación del zinc.
Durante este proceso, el equipo logró con éxito que su prototipo de batería biocompatible funcionara con tan solo 0.165 miligramos de hemoglobina, manteniendo la energía durante 20 a 30 días.
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Ventajas de la batería de hemoglobina zinc-aire
El prototipo de batería que han desarrollado muestra no sólo un gran rendimiento sino también otras ventajas significativas.
- Las baterías de zinc-aire son más duraderoy puede soportar condiciones climáticas adversas, a diferencia de otras baterías que se ven afectadas por la humedad y necesitan entornos de fabricación especiales.
- Además, Cano Luna señala que el uso de la hemoglobina como catalizador biocompatible muestra una gran promesa para la integración de este tipo de baterías. en dispositivos médicos como marcapasos.
La batería funciona a un pH de 7.4, similar al de la sangre. También se puede utilizar proteína animal (hemoglobina), ya que se encuentra en la mayoría de los mamíferos.
Los científicos desarrollaron la primera batería utilizando hemoglobina, pero aún tiene margen de mejora. Su principal inconveniente radica en que es una batería primaria que solo puede descargar energía eléctrica y no recargarse. Sin embargo, el equipo ya está tomando las medidas necesarias para encontrar otra proteína biológica capaz de convertir el agua en oxígeno, lo que permitiría recargar la batería. Además, es importante destacar que estas baterías requieren la presencia de oxígeno para funcionar, lo que las hace inadecuadas para su uso en el espacio.
Fuente : Batería de zinc-aire basada en hemoglobina humana en un electrolito neutro
