L'emoglobina è una proteina presente nei globuli rossi che trasporta l'ossigeno dai polmoni ai tessuti del corpo. È fondamentale per la vita. E se l'emoglobina potesse essere utilizzata anche in dispositivi come le batterie zinco-aria, dove l'ossigeno è importante? Gli scienziati hanno sviluppato la prima batteria in assoluto a base di emoglobina, che presenta diversi vantaggi e può funzionare per circa 20-30 giorni.
I ricercatori dell'Istituto di Chimica per l'Energia e l'Ambiente dell'Università di Cordoba hanno creato con successo la prima batteria biocompatibile al mondo utilizzando l'emoglobina , che non è dannosa per l'organismo. Questa batteria favorirà le reazioni elettrochimiche, garantendo un'autonomia di circa 20-30 giorni. Questa batteria rivoluzionaria sfrutta l'energia dell'emoglobina nelle reazioni elettrochimiche, convertendo l'energia chimica in elettricità.
Manuel Cano Luna , ricercatore dell'UCO, spiega: "Per essere un buon catalizzatore nella reazione di riduzione dell'ossigeno, il catalizzatore deve possedere due proprietà: deve assorbire rapidamente le molecole di ossigeno e formare molecole d'acqua con relativa facilità. E l'emoglobina soddisfa questi requisiti."
Il team è composto da:
- I gruppi di Chimica fisica (FQM-204) e Chimica inorganica (FQM-175) dell'Università di Cordova (UCO)
- Una squadra del Università Politecnica di Cartagena
Il team di Cartagena si propone di verificare e sviluppare le promettenti proprietà dell'emoglobina per il processo redox di generazione di energia. Questa iniziativa trae origine da uno studio dell'Università di Oxford e da un progetto di tesi di laurea presso l'UCO, che hanno dimostrato il potenziale dell'emoglobina in questo tipo di sistema.
Il loro nuovo studio suggerisce opzioni di batterie per la crescente domanda di dispositivi mobili e il crescente utilizzo di energie rinnovabili. Ciò è importante perché le attuali batterie agli ioni di litio affrontano problemi di scarsità di litio e impatto ambientale.
Funzionamento della batteria dell'emoglobina
Le batterie zinco-aria rappresentano l' alternativa più sostenibile alle batterie agli ioni di litio attualmente in uso. Nelle batterie di nuova concezione, l'emoglobina fungerebbe da catalizzatore.
- Questo sarà facilitare la reazione elettrochimica, Reazione di riduzione dell'ossigeno (ORR).
- Ciò fa sì che l'aria entri nella batteria per ridurre l'ossigeno e trasformarsi in acqua nel catodo o polo positivo della batteria.
- In questo modo vengono rilasciati elettroni che passano al polo negativo o anodo della batteria. È qui che avviene l'ossidazione dello zinco.
Durante questo processo, il team è riuscito a rendere funzionale il prototipo della propria batteria biocompatibile con soli 0.165 milligrammi di emoglobina, mantenendo l'alimentazione per 20-30 giorni.
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Pro della batteria zinco-aria emoglobina
Il prototipo di batteria da loro sviluppato non solo offre ottime prestazioni, ma offre anche altri vantaggi significativi.
- Le batterie zinco-aria sono più durevolee possono resistere a condizioni meteorologiche difficili, a differenza di altre batterie che sono influenzate dall'umidità e necessitano di ambienti di produzione speciali.
- Inoltre, Cano Luna sottolinea che l'uso dell'emoglobina come catalizzatore biocompatibile si rivela molto promettente per l'integrazione di questo tipo di batterie. in dispositivi medici come i pacemaker.
La batteria funziona a pH 7.4, simile al pH del sangue. Si possono usare anche proteine animali (emoglobina) perché si trovano nella maggior parte dei mammiferi.
Gli scienziati hanno sviluppato la prima batteria in assoluto utilizzando l'emoglobina, ma c'è ancora margine di miglioramento. Il suo principale svantaggio risiede nel fatto che si tratta di una batteria primaria in grado di erogare solo energia elettrica e non di essere ricaricabile. Tuttavia, il team sta già compiendo i passi necessari per individuare un'altra proteina biologica capace di convertire l'acqua in ossigeno, consentendo così la ricarica della batteria. Inoltre, è importante notare che queste batterie richiederebbero la presenza di ossigeno per funzionare, il che le renderebbe inadatte all'uso nello spazio.
Fonte : Batteria zinco-aria a base di emoglobina umana in un elettrolita neutro
