Investigadores españois desenvolveron no Instituto Tecnolóxico de Massachusetts (MIT) un sistema para producir eléctrodos de baterías de fluxo de vanadio, usadas en almacenamento de enerxías renovables, a partir da quitina, un polisacárido que se atopa no exoesqueleto de crustáceos e insectos. A vantaxe deste compoñente é que, ademais de carbono, contén nitróxeno, que se incorpora á estrutura do eléctrodo durante o proceso de transformación e mellora o seu rendemento.
Este proxecto, no que participa o enxeñeiro galego Diego López Barreiro, propón usar a quitina presente na casca das gambas para producir baterias de fluxo de vanadio. Os resultados do traballo publicáronse recentemente na revista ACS Sustainable Chemistry & Engineering.
Segundo explica o enxeñeiro químico Francisco Martín-Martínez, un dos autores, “as baterías de fluxo redox de vanadio, a diferenza das de litio, utilizadas, por exemplo, en automoción, non proporcionan unha alta densidade enerxética, pero si un gran volume de almacenamento a baixo custo, o cal as fai idóneas para almacenar enerxía procedente de fontes renovables, como a solar e a eólica, que son de produción intermitente”.
Martín-Martínez, experto no desenvolvemento de materiais bioinspirados, sinala que para que o fluxo de electróns sexa posible dun lado a outro na batería, normalmente usan eléctrodos de carbono. “A nosa proposta consiste en producir estes eléctrodos a partir da quitina, un material procedente das cascas das gambas. A quitina é un polisacárido, non moi distinto da celulosa, que se atopa, por exemplo, no exoesqueleto dos crustáceos e insectos”.
A peculiaridade da quitina –di– “é que, ademais de carbono, ten tamén nitróxeno, que se incorpora á estrutura do eléctrodo durante o proceso de transformación e mellora o seu rendemento”.
Neste sentido, o equipo demostrou os beneficios do nitróxeno na estrutura química do eléctrodo, xa que facilita a transferencia de electróns procedentes dos ións de vanadio. “Obviamente, existen eléctrodos de carbono que poden dar un rendemento mellor, pero a clave deste proxecto, é como producir estes eléctrodos a partir de refugallos, neste caso a quitina das cascaras das gambas”, destaca Martín-Martínez.
Por tanto, “o seu beneficio non está só no bo rendemento, senón no baixo custo do material de partida e na produción duns eléctrodos máis sostibles, dada a reutilización dun refugallo”, agrega. Na actualidade, este tipo de eléctrodos fanse principalmente de poliacrilonitrilo carbonizado, un polímero de síntese, polo que a súa produción a partir dun refugallo como a quitina supón, en opinión deste investigador, “unha alternativa máis sostible”.
O investigador comenta que “estes eléctrodos producidos a partir de refugallos de gambas poderíanse aplicar tamén en supercondensadores, uns dispositivos electroquímicos que proporcionan unha moi alta densidade de enerxía, e mesmo en procesos de desalinización, “aínda que nós nos centramos nas baterias de fluxo redox de vanadio”, aclara.
No estudo os autores proporcionan ademais unha caracterización detallada do rendemento destes eléctrodos. O proxecto de obter eléctrodos para baterías de grande almacenamento a partir da quitina da casca das gambas xurdiu como da colaboración destes tres investigadores que traballaban no MIT e que agora están repartidos en varias institucións europeas.
Un deles é Antoni Forner-Cuenca, que traballaba en baterías de fluxo redox de vanadio e agora lidera o seu propio grupo de investigación en materiais porosos para electroquímica na Universidade Tecnolóxica de Eindhoven (Holanda).
Outro dos colegas é o galego Diego López Barreiro, que estaba no mesmo departamento Francisco Martin- Martinez no MIT desenvolvendo materiais a partir de refugallos de biomasa. Agora, goza dunha bolsa Marie Curie no Centro Biotecnolóxico de DSM (Holanda) onde investiga o uso de proteínas estruturais en materiais para biomedicina.
Pola súa banda, Martin-Martinez continúa sendo investigador afiliado no MIT e dirixe agora o seu propio laboratorio, dedicado ao deseño computacional de nanomateriales inspirados pola natureza na Universidade de Swansea (Reino Unido).
Aquí podes consultar o estudo realizado en ACS Publications
