Una investigación de la Universidad de Oxford y un Trabajo Fin de Grado en la Universidad de Córdoba (UCO) demostraron que la hemoglobina presentaba propiedades interesantes para el proceso de reducción y oxidación con el que se genera la energía en los sistemas de baterías. Partiendo de esta premisa, los grupos de investigación de Química Física (FQM-204) y Química Inorgánica (FQM-175) de la UCO, junto a un equipo de la Universidad Politécnica de Cartagena, han desarrollado la primera batería biocompatible que emplea hemoglobina en la reacción electroquímica que transforma la energía química en energía eléctrica.
Empleando baterías de zinc-aire, una de las alternativas más sostenibles a las baterías ion-litio, la hemoglobina funcionaría como catalizador. Es decir, es una proteína que se encarga de facilitar la llamada Reacción de Reducción de Oxígeno (ORR en inglés), que hace que, después de que el aire entre en la batería, el oxígeno se reduzca y transforme en agua en el cátodo, liberando electrones que pasan al ánodo, donde se produce la oxidación del zinc.
Según explican los investigadores, la hemoglobina cumplía los requisitos para ser un buen catalizador: absorber rápidamente moléculas de oxígeno y formar las moléculas de agua relativamente fácil. 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.
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 ion-litio tienen que hacer frente al problema de la escasez del litio y al impacto medioambiental.
Ventajas e inconvenientes de la batería con hemoglobina
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, el uso de hemoglobina como 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.
No obstante, el prototipo tiene aspectos a mejorar. El principal es que solo descarga energía eléctrica al tratarse de una batería primaria, y por tanto, 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.