Un equipo de investigación de la Universidad de Córdoba (UCO) ha propuesto una innovación sin precedentes en el ámbito de la energía: una batería que imita el sistema energético del organismo de los mamíferos y que se alimenta de hemoglobina, la proteína de la sangre encargada de transportar el oxígeno de los pulmones a los diferentes tejidos del cuerpo.
La hemoglobina tiene una afinidad muy grande con el oxígeno y es fundamental para la vida, por este motivo, un equipo del Instituto Químico para la Energía y el Medio Ambiente (IQUEMA) de la UCO ha experimentado con ella y convertirla en un elemento clave para un tipo de dispositivo electroquímico donde el oxígeno juega también un papel importante como son las baterías de zinc-aire.
Cómo es la primera batería alimentada por hemoglobina
La batería desarrollada por este grupo de la UCO, en colaboración con investigadores de la Politécnica de Cartagena (UPCT), es un dispositivo de zinc-aire, una de las alternativas más sostenibles a las baterías convencionales de ion-litio, en la que la hemoglobina funciona como catalizador.
La proteína e la sangre se encarga de facilitar la reacción electroquímica, llamada reacción de reducción de oxígeno, por la que el oxígeno del aire que entra en la batería se reduce y se transforma en agua en una de las partes del dispositivo, concretamente en el cátodo o polo positivo, de manera que se liberan electrones que pasan a la otra parte de la batería, al 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 tiene que cumplir dos propiedades: absorber rápidamente moléculas de oxígeno y formar las moléculas de agua relativamente fácil. Y la hemoglobina cumplía esos requisitos”. De hecho, a través de este proceso, el equipo ha conseguido que su prototipo de batería biocompatible funcione con 0,165 miligramos de hemoglobina entre 20 y 30 días.
Qué ventajas representa este prototipo de batería
Además del buen funcionamiento, el prototipo de batería que han desarrollado presenta otras ventajas. En primer lugar, al ser baterías de zinc-aire, son más sostenibles y se puede trabajar con ellas en condiciones atmosféricas, no como otras baterías a las que les afecta la humedad y requieren de una atmósfera inerte para su fabricación.
En segundo lugar, como sostiene Cano Luna, “el uso de hemoglobina como un catalizador biocompatible es bastante interesante para el uso de este tipo de baterías en dispositivos que estén integrados en el cuerpo humano”, como puede ser el caso de marcapasos. De hecho, la batería funciona a pH 7,4 que es un pH similar al de la sangre. Además, como la hemoglobina está presente en casi todos los mamíferos, también se podría trabajar con proteína de origen animal.
Qué aspectos están por mejorar en las batería alimentadas por hemoglobina
Sin embargo, la batería que han desarrollado tiene aspectos a mejorar. La principal es que se trata de una batería primaria por lo que solo descarga energía eléctrica. No es recargable. Por ello, el equipo ya está dando los siguientes pasos para buscar otra proteína biológica que permita transformar el agua en oxígeno y así recargar la batería. Además, las baterías solo funcionarían con la presencia de oxígeno, por lo que no se podrían utilizar en el espacio.
El estudio, publicado en la revista Energy & Fuels, abre la puerta a nuevas alternativas funcionales para las baterías en un contexto en el que previsiblemente cada vez haya más dispositivos móviles y en el que se apuesta por energías renovables y, por tanto, sea necesario disponer de dispositivos que almacenen el exceso de energía eléctrica en forma de energía química. Sobre todo, teniendo en cuenta que las baterías más comunes actualmente, las de ion-litio, tienen que hacer frente al problema de la escasez del litio y al impacto medioambiental como residuo peligroso.
