Tim sa Hemijskim institutom za energiju i životnu sredinu (IKUEMA) na Univerzitetu u Kordobi smislio je bateriju koja koristi hemoglobin kao olakšivač elektrohemijske reakcije, koja funkcioniše oko 20-30 dana.
Hemoglobin je protein prisutan u crvenim krvnim zrncima i odgovoran je za prenošenje kiseonika iz pluća u različita tkiva u telu (a zatim prenos ugljen-dioksida na drugu stranu). Ima veoma visok afinitet prema kiseoniku i od suštinskog je značaja za život, ali šta ako je takođe ključni element za tip elektrohemijskog uređaja u kojem kiseonik takođe igra važnu ulogu, kao što su cink-vazdušne baterije?
Ovo je ono što su grupe za fizičku hemiju (FKM-204) i neorgansku hemiju (FKM-175) na Univerzitetu u Kordobi (UCO) želele da provere i razviju, zajedno sa timom sa Politehničkog univerziteta u Kartageni, nakon studije koju je sproveo Univerzitet u Oksfordu i projekat završnog diplomiranja na UCO-u su pokazali da hemoglobin ima obećavajuća svojstva za proces redukcije i oksidacije (redok) kojim se energija generiše u ovoj vrsti sistema.
Tako je istraživački tim razvio, kroz projekat dokazivanja koncepta, prvu biokompatibilnu bateriju (koja nije štetna za telo) koristeći hemoglobin u elektrohemijskoj reakciji koja transformiše hemijsku energiju u električnu energiju.
Korišćenjem cink-vazduh baterija, jedne od najodrživijih alternativa onima koje trenutno dominiraju na tržištu (litijum-jonske baterije), hemoglobin bi bio katalizator u takvim baterijama.
To jest, koristio bi se kao protein koji je odgovoran za olakšavanje elektrohemijske reakcije koja se naziva reakcija redukcije kiseonika (ORR), uzrokujući da se, nakon što vazduh uđe u bateriju, kiseonik redukuje i transformiše u vodu u jednom od delova baterija (katoda ili pozitivni pol), oslobađajući elektrone koji prelaze na drugi deo baterije (anoda ili negativni pol), gde dolazi do oksidacije cinka.
Kako objašnjava istraživač UCO Manuel Cano Luna: „Da bi bio dobar katalizator u reakciji redukcije kiseonika, katalizator mora da ima dve osobine: treba brzo da apsorbuje molekule kiseonika i relativno lako formira molekule vode. A hemoglobin je ispunio te zahteve.“ U stvari, kroz ovaj proces, tim je dobio svoj prototip biokompatibilne baterije da radi sa 0,165 miligrama hemoglobina između 20 i 30 dana.
Pored jakih performansi, prototip baterije koji su razvili ima i druge prednosti. Pre svega, cink-vazduh baterije su održivije i mogu da izdrže nepovoljne atmosferske uslove, za razliku od drugih baterija na koje utiče vlažnost i koje zahtevaju inertnu atmosferu za svoju proizvodnju.
Drugo, kako Kano Luna tvrdi, „upotreba hemoglobina kao biokompatibilnog katalizatora je prilično obećavajuća u pogledu upotrebe ove vrste baterija u uređajima koji su integrisani u ljudsko telo“, kao što su pejsmejkeri. U stvari, baterija radi na pH 7,4, što je pH slično krvi. Osim toga, pošto je hemoglobin prisutan kod skoro svih sisara, mogli bi se koristiti i proteini životinjskog porekla.
Međutim, baterija koju su razvili ima prostora za poboljšanje. Glavna je da je to primarna baterija koja samo prazni električnu energiju. Takođe, nije punjiva. Stoga, tim već preduzima sledeće korake da pronađe još jedan biološki protein koji može da transformiše vodu u kiseonik i na taj način napuni bateriju. Osim toga, baterije bi radile samo u prisustvu kiseonika, tako da se ne bi mogle koristiti u svemiru.
Studija, objavljena u časopisu Energija i goriva, otvara vrata novim funkcionalnim alternativama za baterije u kontekstu u kojem se očekuje sve više mobilnih uređaja i u kojem postoji sve veća posvećenost obnovljivim izvorima energije, tako da je neophodno da imaju uređaje koji skladište višak električne energije u vidu hemijske energije .
Što je najvažnije, najčešće litijum-jonske baterije danas su opterećene nedostatkom litijuma i njegovim uticajem na životnu sredinu kao opasnim otpadom.
