Una batteria ricaricabile alimentata dalla vitamina B-12
Leggero, sicuro e sostenibile: il prototipo utilizza questo composto presente in natura come catalizzatore nelle batterie zinco-aria
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La vitamina B12 è una vitamina essenziale per il corretto funzionamento dell'organismo e si trova negli alimenti di origine animale. Viene prodotta da alcuni batteri che, oltre a essere presenti in natura, vengono coltivati in impianti industriali per uso commerciale, principalmente dall'industria alimentare e farmaceutica. È utile in caso di determinate carenze nutrizionali e, negli ultimi tempi, è diventata popolare, insieme ad altre vitamine del gruppo B, come rimedio contro i postumi della sbornia, poiché può aiutare a ridurre la stanchezza. Ai suoi consolidati impieghi in medicina, alimentazione e veterinaria si può ora aggiungere un’applicazione insolita: un team dell’Università di Córdoba l’ha utilizzata, per la prima volta, come catalizzatore nello sviluppo di una batteria ricaricabile.
I ricercatori del gruppo di ricerca di Chimica Fisica (FQM-204) presso l’Istituto Chimico per l’Energia e l’Ambiente (IQUEMA) dell’Università di Cordoba hanno sviluppato una batteria ricaricabile che funziona grazie alla vitamina B-12
University of Cordoba
Il prototipo è stato progettato dai ricercatori del gruppo di ricerca di Chimica Fisica (FQM-204) presso l’Istituto Chimico per l’Energia e l’Ambiente (IQUEMA) dell’Università di Córdoba. Si tratta di una batteria zinco-aria che incorpora la vitamina B12, nota anche come cobalamina, ancorata a nanotubi di carbonio a parete singola. Questa configurazione facilita la reazione elettrochimica poiché la vitamina contiene cobalto (III) al suo interno. È la terza volta che questo gruppo utilizza una biomolecola come catalizzatore, dopo i precedenti lavori sulle batterie a base di emoglobina e catalasi, che contengono rispettivamente ferro (II) e ferro (III). La principale innovazione consiste nel fatto che, nel caso della vitamina B12, il team è riuscito a rendere ricaricabile la batteria sviluppata, raggiungendo fino a 250 cicli di carica e scarica.
Nella scelta del materiale, «abbiamo preso in considerazione le proprietà presenti nei materiali presenti in natura per utilizzarle nelle nuove batterie», ha spiegato Manuel Cano Luna, autore dello studio insieme ai ricercatori Valentín García Caballero, Miguel López León, Pablo Gómez Argudo, Luis Camacho Delgado, José Miguel Rodríguez Mellado, María Teresa Martín Romero, José Abad López e Antonio Jesús Fernández Romero. Trattandosi di una vitamina altamente solubile, la sfida consisteva nel trovare un modo per trattenerla all’interno di una batteria che funziona con elettroliti acquosi. La soluzione è stata quella di fissarla ai nanotubi di carbonio, simulando «il processo attraverso il quale gli amminoacidi si legano tra loro nelle proteine».
Leggera, sicura e sostenibile
Lo studio, pubblicato sul *Journal of Materials Chemistry A*, segna un ulteriore passo avanti nella ricerca di alternative alle batterie convenzionali agli ioni di litio, che si basano su materie prime la cui estrazione pone sfide economiche, sociali e ambientali. A questo proposito, le batterie zinco-aria rappresentano un’alternativa promettente grazie alla loro elevata densità energetica e all’utilizzo di materiali quali lo zinco – che è abbondante e riciclabile – e l’ossigeno stesso. Inoltre, poiché non devono immagazzinare tutto il materiale reattivo all’interno della batteria – in quanto ricavano l’ossigeno dall’ambiente circostante – queste batterie sono più leggere; per questo motivo il loro impiego sta diventando sempre più diffuso nei dispositivi di piccole dimensioni, come gli apparecchi acustici. L’uso di elettroliti acquosi non infiammabili le rende inoltre più sicure.
Tuttavia, per facilitare la reazione che converte l’energia chimica in energia elettrica, è necessario un catalizzatore efficace; nel caso delle batterie ricaricabili, questo catalizzatore deve inoltre essere in grado di svolgere la propria funzione in entrambe le direzioni: carica e scarica. In questo caso, il ricercatore Antonio Jesús Fernández Romero ha spiegato che la vitamina B12 «ha dimostrato di soddisfare le condizioni necessarie per agire come un buon catalizzatore poiché, durante la scarica, catalizza la riduzione dell’ossigeno in acqua e, durante la ricarica, favorisce la produzione di ossigeno».
Questa scoperta apre la strada allo sviluppo di sistemi di accumulo di energia più economici e sostenibili che potrebbero svolgere un ruolo chiave nell’affrontare alcune delle sfide poste dalla transizione energetica, come la creazione di batterie in grado di immagazzinare l’energia in eccesso generata dalle fonti rinnovabili.
Nota: questo articolo è stato tradotto utilizzando un sistema informatico senza intervento umano. LUMITOS offre queste traduzioni automatiche per presentare una gamma più ampia di notizie attuali. Poiché questo articolo è stato tradotto con traduzione automatica, è possibile che contenga errori di vocabolario, sintassi o grammatica. L'articolo originale in Inglese può essere trovato qui.
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