Pesquisadores do Instituto de Energia e Química Ambiental (IQUEMA) da Universidade de Córdoba desenvolveram uma bateria que utiliza hemoglobina para promover reações eletroquímicas e pode manter sua funcionalidade por cerca de 20 a 30 dias. A hemoglobina, uma proteína encontrada nos glóbulos vermelhos que transporta oxigênio dos pulmões para diferentes tecidos do corpo (e depois dióxido de carbono de volta), tem uma afinidade muito alta pelo oxigênio e é um elemento essencial da vida, mas e se for também um elemento-chave em um dispositivo eletroquímico, como uma bateria de zinco-ar, na qual o oxigênio também desempenha um papel?
É exatamente isso que os grupos de Físico-Química (FQM-204) e de Química Inorgânica (FQM-175) da Universidade de Córdoba (UCO) esperam validar e desenvolver junto com um grupo da Universidade Politécnica de Cartagena. Pesquisas anteriores na Universidade de Oxford e um projeto de conclusão de curso na Universidade de Córdoba (UCO) mostraram que a hemoglobina tem propriedades favoráveis durante os processos de redução e oxidação (redox), sistema no qual a energia é produzida.
Portanto, a equipe de pesquisa desenvolveu a primeira bateria biocompatível (inofensiva para os humanos) por meio de um projeto de prova de conceito que utiliza hemoglobina para converter energia química em energia elétrica em uma reação eletroquímica.
A hemoglobina atuará como catalisador nas baterias zinco-ar, uma das alternativas mais sustentáveis à bateria atualmente dominante no mercado: as baterias de íon-lítio. Ou seja, a hemoglobina é uma proteína responsável por facilitar uma reação eletroquímica, conhecida como reação de redução de oxigênio (ORR), que permite a entrada de ar na bateria. O oxigênio é reduzido e convertido em água em uma parte da bateria (cátodo ou eletrodo positivo), liberando elétrons e passando-os para outra parte da bateria (ânodo ou eletrodo negativo), onde ocorre a oxidação do zinco.
Como explica o pesquisador da UCO, Manuel Cano Luna: "Para ser um bom catalisador na reação de redução de oxigênio, um catalisador deve ter duas propriedades: precisa absorver moléculas de oxigênio rapidamente e formar moléculas de água com relativa facilidade. E a hemoglobina atende a esses requisitos." Na verdade, através deste processo, a equipe conseguiu fazer com que seu protótipo de bateria biocompatível funcionasse por 20 a 30 dias usando 0,165 miligramas de hemoglobina.
Além de seu poderoso desempenho, o protótipo de bateria que desenvolveram também apresenta outras vantagens. Em primeiro lugar, ao contrário de outras baterias que são afetadas pela humidade e precisam de ser fabricadas numa atmosfera inerte, as baterias de zinco-ar são mais sustentáveis e podem suportar condições atmosféricas adversas.
Em segundo lugar, como observa CanoLuna, "o uso da hemoglobina como catalisador biocompatível é uma grande promessa para o uso de tais células em dispositivos integrados ao corpo humano, como marca-passos. As células operam a um pH de 7,4, semelhante ao pH do sangue. Além disso, como a hemoglobina está presente em quase todos os mamíferos, proteínas animais também podem ser usadas".
No entanto, a bateria que desenvolveram ainda tem algumas áreas para melhorias. O principal é que se trata de uma bateria primária, portanto só pode ser descarregada. Além disso, não pode ser recarregado. Assim, a equipe já está dando o próximo passo para encontrar outra proteína biológica capaz de converter água em oxigênio para recarregar a bateria. Além disso, a bateria só funciona na presença de oxigênio, por isso não pode ser usada no espaço.
A investigação, publicada na revista Energy & Fuels, abre portas a novas alternativas funcionais às baterias, à medida que se espera mais dispositivos móveis e a procura por energias renováveis aumenta, sendo necessária a utilização de dispositivos que armazenem o excesso de energia eléctrica sob a forma de energia química. Além disso, as baterias de iões de lítio, atualmente o tipo mais comum, sofrem com a escassez de lítio e o impacto ambiental como resíduos perigosos.
Fonte compilada: ScitechDaily