Investigadores de ETH Zurich y la Universidad Tecnológica de Nanyang de Singapur (NTU) están utilizando plumas de pollo para hacer que las pilas de combustible sean más rentables y sostenibles.
La industria alimentaria genera enormes cantidades de desechos y subproductos, incluso de la producción avícola. Cada año se incineran unos 40 millones de toneladas de plumas de pollo. Esto no sólo libera grandes cantidades de CO2, sino que también produce gases tóxicos como el dióxido de azufre.
Mediante un proceso sencillo y respetuoso con el medio ambiente, la nueva investigación extrae la proteína queratina de las plumas y la convierten en fibras ultrafinas conocidas como fibrillas de amiloide. Estas fibrillas de queratina se utilizan en la membrana de una pila de combustible.
Las pilas de combustible generan electricidad libre de CO2 a partir de hidrógeno y oxígeno, liberando únicamente calor y agua. Podrían desempeñar un papel importante como fuente de energía sostenible en el futuro. En el corazón de cada pila de combustible se encuentra una membrana semipermeable. Permite el paso de los protones pero bloquea los electrones, obligándolos a fluir a través de un circuito externo desde el ánodo cargado negativamente hasta el cátodo cargado positivamente, produciendo así una corriente eléctrica.
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En las pilas de combustible convencionales, estas membranas hasta ahora se han fabricado utilizando productos químicos altamente tóxicos, o “productos químicos permanentes”, que son caros y no se descomponen en el medio ambiente. La membrana desarrollada por los investigadores de ETH y NTU, en cambio, se compone principalmente de queratina biológica, que es compatible con el medio ambiente y está disponible en grandes cantidades: las plumas de pollo contienen un 90 por ciento de queratina. Esto significa que la membrana fabricada en el laboratorio es hasta tres veces más barata que las membranas convencionales.
“He dedicado varios años a investigar diferentes formas en que podemos utilizar los residuos de alimentos para sistemas de energía renovable”, dice en un comunicado Raffaele Mezzenga, profesor de alimentos y materiales blandos en ETH Zurich. “Nuestro último desarrollo cierra un ciclo: tomamos una sustancia que libera CO2 y gases tóxicos cuando se quema y la utilizamos en un entorno diferente: con nuestra nueva tecnología no solo reemplaza las sustancias tóxicas, sino que también previene la liberación de CO2, disminuyendo el ciclo general de la huella de carbono”, afirma Mezzenga.
Sin embargo, aún quedan desafíos por superar antes de que el hidrógeno pueda establecerse como una fuente de energía sostenible. “El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo, aunque lamentablemente no en la Tierra”, afirma Mezzenga. Como el hidrógeno no se encuentra aquí en forma pura, es necesario producirlo, lo que requiere una gran cantidad de energía. También en este caso la nueva membrana podría servir en el futuro, ya que no sólo se puede utilizar en pilas de combustible, sino también en la división del agua.
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En un proceso conocido como electrólisis, la corriente directa pasa a través del agua, lo que hace que se forme oxígeno en el ánodo (esta vez) cargado positivamente, mientras que el hidrógeno se escapa en el cátodo cargado negativamente. El agua pura no es lo suficientemente conductora para este proceso y, a menudo, requiere la adición de ácidos. Sin embargo, la nueva membrana es permeable a los protones y, por lo tanto, permite la migración de partículas entre el ánodo y el cátodo, necesaria para una división eficiente del agua, incluso en agua pura.
El siguiente paso de los investigadores será investigar lo estable y duradera que es su membrana de queratina y mejorarla si es necesario. El equipo de investigación ya ha presentado una patente conjunta para la membrana y ahora está buscando inversores o empresas para seguir desarrollando la tecnología y llevarla al mercado.