Biobateria gera eletricidade usando hemoglobina e oxigênio do ar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/01/2024

A biobateria é uma derivação de uma bateria de zinco-oxigênio.
[Imagem: Universidad de Cordoba]

Bateria de hemoglobina

Pesquisadores espanhóis criaram uma bateria que utiliza hemoglobina para induzir as reações eletroquímicas geradoras de eletricidade, um "combustível" suficiente para que ela funcione por cerca de 20 a 30 dias.

A hemoglobina é uma proteína presente nos glóbulos vermelhos do sangue humano e é responsável por transportar o oxigênio dos pulmões para os diferentes tecidos do corpo (e depois transferir o dióxido de carbono no sentido inverso).

Essa grande afinidade da hemoglobina com o oxigênio inspirou Valentín Caballero e colegas da Universidade de Córdoba a criar um dispositivo eletroquímico no qual o oxigênio também desempenha um papel importante, como nas baterias zinco-ar.

As baterias de zinco-ar combinam o oxigênio atmosférico e o metal zinco em um eletrólito alcalino líquido, gerando eletricidade como um subproduto do óxido de zinco produzido na reação. Quando o processo é revertido durante a recarga, são produzidos novamente oxigênio e zinco.

O que a equipe descobriu é que a hemoglobina apresenta propriedades muito boas para o processo de redução e oxidação (redox), pelo qual a energia é gerada nesse tipo de sistema, o que permitiu que eles criassem a primeira bateria biocompatível (que não faz mal ao organismo) que utiliza hemoglobina na reação eletroquímica que transforma energia química em energia elétrica.

A hemoglobina funciona como catalisador para a reação de redução de oxigênio.
[Imagem: Valentín García-Caballero et al. - 10.1021/acs.energyfuels.3c02513]

Reação de redução do oxigênio

Basicamente, a biobateria é uma bateria de zinco-ar na qual a hemoglobina funciona como um catalisador. Ou seja, a proteína é responsável por otimizar a reação eletroquímica, chamada de reação de redução de oxigênio, fazendo com que, após a entrada do ar na bateria, o oxigênio seja reduzido e transformado em água em uma das partes da bateria (o cátodo ou pólo positivo), liberando elétrons que passam para a outra parte da bateria (ânodo ou pólo negativo), onde ocorre a oxidação do zinco.

"Para ser um bom catalisador na reação de redução de oxigênio, o catalisador deve ter duas propriedades: Precisa absorver rapidamente moléculas de oxigênio e formar moléculas de água com relativa facilidade. E a hemoglobina atendeu a esses requisitos," disse o professor Manuel Luna.

Na verdade, através deste processo a equipe conseguiu fazer com que seu protótipo de bateria biocompatível funcionasse com 0,165 miligrama de hemoglobina por 20 a 30 dias.

"O uso da hemoglobina como catalisador biocompatível é bastante promissor no que diz respeito ao uso desse tipo de bateria em dispositivos integrados ao corpo humano, como marcapassos. Na verdade, a bateria opera em pH 7,4, que é um pH semelhante ao do sangue," disse Luna.

E esta biobateria ainda pode ser melhorada. A principal deficiência deste primeiro protótipo é que se trata de uma bateria primária, ou seja, de uso único, apenas descarregando a energia que gera. Para tentar criar uma versão recarregável, a equipe está agora procurando outra proteína biológica que consiga transformar água em oxigênio e, assim, recarregar a bateria.

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