A fost creat primul prototip de baterie cu hemoglobină

O echipă de la Institutul de Chimie pentru Energie și Mediu (IQUEMA) al Universității din Cordoba (Spania) a dezvoltat un prototip de baterie cu hemoglobină ca facilitator al reacției electrochimice, funcționând timp de aproximativ 20-30 de zile.

Hemoglobina este o proteină prezentă în celulele roșii din sânge și este responsabilă pentru transportul oxigenului de la plămâni la diferitele țesuturi ale corpului (și apoi de transferul dioxidului de carbon în sens invers). Aceasta are o afinitate foarte mare pentru oxigen și este fundamentală pentru viață, dar ce-ar fi dacă ar fi și un element cheie pentru un tip de dispozitiv electrochimic în care oxigenul joacă, de asemenea, un rol important, cum ar fi bateriile zinc-aer?

• Galileo Galilei, omul care a schimbat cursul istoriei. „Și totuși, se mișcă!”
• Sonda europeană Mars Express a observat „păianjeni” pe planeta Marte

Acesta este obiectivul grupurilor de Chimie Fizică (FQM-204) și Chimie Anorganică (FQM-175) de la Universitatea din Córdoba (UCO), care au dorit să verifice și să dezvolte această idee, împreună cu o echipă de la Universitatea Politehnică din Cartagena (Spania), după ce un studiu realizat de Universitatea Oxford (Anglia) și un Proiect de Licență de la UCO au demonstrat că hemoglobina prezintă proprietăți promițătoare pentru procesul de reducere și oxidare (redox) prin care se generează energie în acest tip de sistem.

Un prototip de baterie cu hemoglobină a funcționat timp de aproape o lună

Astfel, echipa de cercetare a dezvoltat, printr-un proiect demonstrativ, un prototip de baterie cu hemoglobină care este biocompatibil (nu este dăunător organismului), folosind hemoglobina în reacția electrochimică care transformă energia chimică în energie electrică.

Utilizând baterii zinc-aer, una dintre cele mai sustenabile alternative la cele existente pe piață (bateriile cu ioni de litiu), hemoglobina ar fi un catalizator în astfel de baterii, notează Tech Xplore.

Asta înseamnă că hemoglobilna este utilizată ca o proteină responsabilă pentru facilitarea reacției electrochimice numită reacția de oxido-reducere (ORR), provocând, după ce aerul pătrunde în baterie, reducerea oxigenului și transformarea acestuia în apă într-una dintre părțile bateriei (catodul, sau polul pozitiv), eliberând electroni care trec în cealaltă parte a bateriei (anodul, sau polul negativ), unde are loc oxidarea zincului.

Așa cum explică cercetătorul UCO Manuel Cano Luna, „pentru a fi un bun catalizator în reacția de oxido-reducere, catalizatorul trebuie să aibă două proprietăți: trebuie să absoarbă rapid moleculele de oxigen și să formeze relativ ușor molecule de apă. Și hemoglobina îndeplinea aceste cerințe”. De fapt, prin acest proces, echipa a reușit să facă să funcționeze prototipul bateriei biocompatibile cu 0,165 miligrame de hemoglobină pentru între 20 și 30 de zile.

Avantajele noului tip de baterii

În plus față de performanța ridicată, acest prototip de baterie cu hemoglobină prezintă și alte avantaje. În primul rând, bateriile zinc-aer sunt mai durabile și pot rezista la condiții atmosferice adverse, spre deosebire de alte baterii afectate de umiditate și care necesită o atmosferă inertă pentru fabricație.

În al doilea rând, așa cum argumentează Cano Luna, „utilizarea hemoglobinei drept catalizator biocompatibil este destul de promițătoare în ceea ce privește utilizarea acestui tip de baterie în dispozitive integrate în corpul uman”, cum ar fi stimulatoarele cardiace. De fapt, bateria funcționează la un pH de 7,4, similar cu pH-ul sângelui. În plus, deoarece hemoglobina este prezentă în aproape toate mamiferele, ar putea fi folosite și proteine de origine animală.

Bateria pe care au dezvoltat-o oamenii de știință mai are loc pentru îmbunătățiri. Principala problemă este că e o baterie primară care descarcă doar energie electrică. De asemenea, nu este reîncărcabilă. Prin urmare, echipa face deja pașii următori pentru a găsi o altă proteină biologică care să poată transforma apa în oxigen și, astfel, să reîncarce bateria. În plus, bateriile ar funcționa doar în prezența oxigenului, deci nu ar putea fi folosite în spațiu.

Studiul, publicat în revista Energy & Fuels, deschide calea către noi alternative funcționale pentru baterii într-un context în care se așteaptă tot mai multe dispozitive mobile, iar angajamentul crescut față de energiile regenerabile impune necesitatea de a avea dispozitive care să stocheze excesul de energie electrică sub formă de energie chimică.

Cel mai important, bateriile cu ioni de litiu, cele mai comune astăzi, se confruntă cu scăderea disponibilității de litiu și impactul său asupra mediului ca deșeu periculos.

Vă recomandăm să citiți și:

Inteligența Artificială a detectat un semnal neobișnuit în opera unui mare pictor al Renașterii

Cercetătorii au creat „solul electronic” care accelerează creșterea culturilor

Teleportarea prin lumină, cu un pas mai aproape de realitate

Aviz amatorilor! Celulele din sânge pot exploda în timpul lansărilor cu racheta