Un equipo de científicos del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) ha conseguido utilizar virus genéticamente diseñados -mediante ingeniería genética -, para fabricar los extremos positivos y negativos de una batería de ión de litio.
Estas baterías son dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica, recargables, y se usan desde los años 90 del siglo pasado en teléfonos móviles, agendas electrónicas, ordenadores portátiles o lectores de música.
Según explica el MIT en un comunicado, la nueva batería “vírica” podría alcanzar una capacidad y un rendimiento energéticos similares a los de las actuales baterías recargables de los vehículos eléctricos híbridos (coches cuya energía eléctrica proviene de baterías y, alternativamente, de un motor de combustión interna que mueve un generador).
Angela Belcher, directora del proyecto de desarrollo del dispositivo, afirma, además, que esta batería “podría usarse en toda una gama de dispositivos electrónicos personales”.
Una solución ecológica
El nuevo dispositivo precisa de un proceso de fabricación barato y ecológico, afirman sus creadores: la síntesis se produce a temperatura ambiente o inferior, y no requiere de disolventes orgánicos nocivos. Los materiales del interior de la batería, por otro lado, no son tóxicos.
¿Pero cómo se fabrica? Según explican los científicos en un artículo aparecido al respecto en Science, para el desarrollo de esta batería se aplicó la estrategia de adherir materiales electroquímicamente activos (a los virus), para que éstos formaran redes alrededor de nanotubos de carbono (estructuras tubulares cuyo diámetro es del orden del nanómetro), gracias al reconocimiento biológico molecular.
En otras palabras, en una batería de ión de litio tradicional, los iones de litio fluyen entre el ánodo negativamente cargado –normalmente de grafito- y el cátodo de carga positiva –normalmente de óxido de cobalto de de fosfato de hierro-, y en la nueva batería ánodo y cátodo estarían compuestos por virus genéticamente modificados.
Fabricación costosa
Lograr su fabricación de ambos polos de la batería ha llevado bastante tiempo. Hace tres años, Belcher y sus colaboradores consiguieron diseñar genéticamente unos virus que podían “construir” un ánodo recubriéndose a sí mismos de óxido de cobalto y oro y, después, auto-ensamblándose los unos con los otros para formar un nanowire o nanohilo (un “alambre” con el diámetro de un nanómetro).
Más recientemente, el equipo de investigadores se centró en crear el cátodo que completaría al ánodo anterior. Según los científicos, los cátodos son más difíciles de fabricar que los ánodos porque deben ser mejores conductores y más rápidos, pero la mayoría de los materiales que se pueden utilizar para hacerlos son altamente aislantes o no-conductores.
Para salvar este obstáculo, los investigadores crearon, en primer lugar, virus genéticamente modificados que se recubren a sí mismos con fosfato de hierro, y que después se acoplan a nanotubos de carbono, creando así una red de un material que es muy buen conductor. A través de esta red viajan los electrones, transfiriendo energía en un brevísimo periodo de tiempo.
Los virus utilizados en este caso fueron bacteriófagos comunes, es decir, virus que infectan a las bacterias pero que son inofensivos para los humanos.
Futura comercialización
En las pruebas de laboratorio realizadas con estas novedosas soluciones, se demostró que las baterías “víricas” pueden ser cargadas y descargadas al menos 100 veces sin que pierdan capacidad de almacenamiento eléctrico, pero los científicos esperan conseguir aumentar mucho más esta cantidad de veces de recarga, aún inferior a la de las baterías de ión de litio tradicionales.
El prototipo actual está empaquetado de la misma forma que una batería típica, pero la tecnología permite fabricar baterías de ensamblaje muy ligero, flexible y adaptable, que pueden tomar la forma de cualquier contenedor.
Ahora que los investigadores ya han demostrado que pueden fabricar baterías de virus a nanoescala, intentarán formar mejores baterías usando materiales con mayor voltaje y capacidad, como el fosfato de manganeso o el fosfato de níquel. Cuando la próxima generación esté lista, la tecnología pasará a la producción comercial, afirmó Belcher.
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