Los científicos desarrollan una nueva batería de polipéptidos reciclable y libre de metales que se degrada a demanda

Los científicos desarrollan una nueva batería de polipéptidos reciclable y libre de metales que se degrada a demanda

Representación gráfica de una batería de polipéptidos reciclable, libre de metales. Crédito: Ingeniería de Texas A&M

La introducción de baterías de iones de litio (Li-ion) ha revolucionado la tecnología en su conjunto, lo que ha dado lugar a avances significativos en bienes de consumo en casi todos los sectores. Los dispositivos que funcionan con baterías se han vuelto omnipresentes en todo el mundo. Si bien la disponibilidad de la tecnología es generalmente buena, el rápido desarrollo ha llevado directamente a varias preocupaciones éticas y ambientales clave relacionadas con el uso de baterías de iones de litio.

Las baterías de iones de litio actuales utilizan cantidades significativas de cobalto, que en varios casos internacionales bien documentados se extrae mediante el trabajo infantil en entornos laborales peligrosos. Además, solo se recicla un pequeño porcentaje de las baterías de iones de litio, lo que aumenta la necesidad de cobalto y otros componentes estratégicos.

Un equipo multidisciplinario de científicos de la Universidad Texas A&M ha logrado un gran avance que podría conducir a un alejamiento del cobalto en la producción de baterías. En un artículo publicado en el número de mayo Naturaleza, La Dra. Jodie Lutkenhaus, presidenta y profesora de Axalta Coating Systems, Departamento de Ingeniería Química Artie McFerrin, y la Dra. Karen Wooley, profesora distinguida en el Departamento de Química y jefa del Departamento de Química en WT Doherty-Welch en la Facultad de Science, presentan su investigación sobre una nueva plataforma de tecnología de baterías que es completamente libre de metales. Esta nueva plataforma de tecnología de baterías utiliza una estructura de radicales orgánicos polipeptídicos.

“Al alejarnos del litio y trabajar con polipéptidos que son componentes de proteínas, realmente nos lleva no solo evitar la necesidad de extraer metales preciosospero abriendo la posibilidad de alimentar dispositivos electrónicos gastados o implantados, así como el fácil reciclaje de baterías nuevas “, dijo Wooley, recientemente nombrado Profesor del Año de la SEC 2021”. [polypeptide batteries] son degradables, reciclables, no tóxicos y más seguros ”.

Una batería totalmente polipeptídica de radicales orgánicos, compuesta de macromoléculas de aminoácidos activos redox, también resuelve el problema del reciclaje. Los componentes de la nueva plataforma de baterías pueden degradarse de forma ácida a demanda para producir aminoácidos, otros componentes básicos y productos de degradación, uno de los principales avances en esta investigación, según Lutkenhaus.

“Gran problema con baterías de iones de litio por el momento, no se están reciclando tanto como necesitaremos para una futura economía de transporte electrificado “, agregó Lutkenhaus.” La tasa de reciclaje de las baterías de iones de litio es ahora de un solo dígito. Hay un material valioso en una batería de iones de litio, pero su recuperación es muy difícil y consume mucha energía ”.

El desarrollo de una batería de radicales orgánicos polipeptídicos libres de metales de macromoléculas de aminoácidos activos redox que se degradan bajo demanda marca un avance significativo hacia baterías reciclables sostenibles que minimizan la dependencia de metales estratégicos. En el siguiente paso, Wooley y Lutkenhaus comenzaron a trabajar con el Dr. Daniel Tabor, profesor asistente de la Facultad de Química, como parte de la subvención 2020 Texas A&M Triads for Transformation (T3), que tiene como objetivo utilizar el aprendizaje automático para optimizar los materiales y la estructura batería Plataforma.


Los científicos demostraron interacciones mejoradas entre el electrodo y el agua en baterías de agua sin metales.

Más información:
Tan P. Nguyen y col. Baterías de polipéptidos de radicales orgánicos, Naturaleza (2021). DOI: 10.1038 / s41586-021-03399-1

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