Generadores de electricidad bioinorgánicos. Conversión de energía química renovable a través de materiales piezoeléctricos funcionalizados con enzimas

Autores/as

  • Susana Velasco Lozano Investigadora posdoctoral del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea de la Universidad de Zaragoza-CSIC (España)
  • Fernando López Gallego Investigador asociado del Instituto de Síntesis Química y Catálisis Homogénea de la Universidad de Zaragoza-CSIC e investigador de la Fundación Agencia Aragonesa para la Investigación y el Desarrollo (ARAID), (España)

DOI:

https://doi.org/10.51302/tce.2020.373

Palabras clave:

enzimas, biocatálisis, energía, piezoelectricidad, combustibles renovables

Resumen

En este proyecto hemos desarrollado una nueva generación de generadores bioinorgánicos para producir electricidad a partir de combustibles renovables. Estos sistemas se presentan como alternativa a las pilas de combustible basadas en procesos electroquímicos. En este contexto, hemos fabricado un nuevo sistema híbrido que fusiona una maquinaria biológica, capaz de transformar un combustible en energía mecánica (presión y vibración), con un material piezoeléctrico que transforma esa energía mecánica en electricidad (generador bioinorgánico).

Los estímulos mecánicos de presión y vibración son generados gracias a la producción de gases a partir de combustibles. Esta reacción está catalizada por la maquinaria biológica (enzimas) que forma parte del generador. Estos dispositivos son capaces de producir electricidad a escala microscópica a partir de combustibles procedentes de fuentes renovables como azúcares y alcoholes provenientes de la biomasa. Este hecho es muy significativo, puesto que indirectamente permite generar electricidad con cero emisiones. Además, estos generadores bioinorgánicos abren un abanico apasionante de nuevas aplicaciones en campos tan diversos como la sensórica, la robótica y la energía.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Citas

Arqué, X., Romero-Rivera, A., Feixas, F., Patiño, T., Osuna, S. y Sánchez, S. (2019). Intrinsic enzymatic properties modulate the self-propulsion of micromotors. Nature Communications, 10(1).

Briscoe, J., Jalali, N., Woolliams, P., Stewart, M., Weaver, P. M., Cain, M. y Dunn, S. (2013). Measurement techniques for piezoelectric nanogenerators. Energy & Environmental Science, 6, 3.035-3.045.

Campos-Martín, J. M., Blanco-Brieva, G. y Fierro, J. L. G. (2006). Hydrogen peroxide synthesis: an outlook beyond the anthraquinone process. Angewandte Chemie International Edition, 45, 6.962-6.984.

Fan, F.-R., Tian, Z.-Q. y Lin Wang, Z. (2012). Flexible triboelectric generator. Nano Energy, 1(2), 328-334.

Fu, Y. Q., Luo, J. K., Nguyen, N. T., Walton, A. J., Flewitt, A. J., Zu, X. T., … y Milne, W. I. (2017). Advances in piezoelectric thin films for acoustic biosensors, acoustofluidics and lab-on-chip applications. Progress in Materials Science, 89, 31-91.

Gao, W. y Wang, J. (2014). The environmental impact of micro/nanomachines: a review. ACS Nano, 8(4), 3.170-3.180.

Kirubakaran, A., Jain, S. y Nema, R. K. (2009). A review on fuel cell technologies and power electronic interface. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 13(9), 2.430-2.440.

Krozer, Y. (2013). Cost and benefit of renewable energy in the European Union. Renewable Energy, 50, 68-73.

Luckarift, H. R., Atanassov, P. B. y Johnson, G. R. (2014). Enzymatic uel Cells: From Fundamentals to Applications. Wiley.

Ma, X. y Sánchez, S. (2017). Bio-catalytic mesoporous Janus nano-motors powered by catalase enzyme. Tetrahedron, 73(33), 4.883-4.886.

Orozco, J., García-Gradilla, V., D’Agostino, M., Gao, W., Cortés, A. y Wang, J. (2013). Artificial enzyme-powered microfish for water-quality testing. ACS Nano, 7(1), 818-824.

Rayment, I., Holden, H. M., Whittaker, M., Yohn, C. B., Lorenz, M., Holmes, K. C. y Milligan, R. A. (1993). Structure of the actin-myosin complex and its implications for muscle contraction. Science, 261(5.117), 58-65.

Reinišová, L., Hermanová, S. y Pumera, M. (2019). Micro/nanomachines: what is needed for them to become a real force in cancer therapy? Nanoscale, 11, 6.519-6.532.

Wang, X. (2012). Piezoelectric nanogenerators-Çharvesting ambient mechanical energy at the nanometer scale. Nano Energy, 1(1), 13-24.

Wang, Z. L. y Song, J. (2006). Piezoelectric nanogenerators based on zinc oxide nanowire arrays. Science, 312(5.771), 242-246.

Wang, X., Song, J., Li, P., Ryou, J. H., Dupuis, R. D., Summers, C. J. y Wang, Z. L. (2005). Growth of uniformly aligned ZnO nanowire heterojunction arrays on GaN, AIN, and AI0.5Ga0.5N substrates. Journal of the American Chemical Society, 127(21), 7920-7923.

Zarei, M. y Zarei, M. (2018). Self-propelled micro/nanomotors for sensing and environmental remediation. Small, 14.

Zhao, X., Norris, S. J. y Liu, J. (2014). Molecular architecture of the bacterial flagellar motor in cells. Biochemistry, 53(27), 4.323-4.333.

Zi, Y. y Wang, Z. L. (2017). Nanogenerators: an emerging technology towards nanoenergy. APL Materials, 5(7).

Descargas

Publicado

08-01-2020

Cómo citar

Velasco Lozano, S., & López Gallego, F. (2020). Generadores de electricidad bioinorgánicos. Conversión de energía química renovable a través de materiales piezoeléctricos funcionalizados con enzimas. Revista Tecnología, Ciencia Y Educación, (15), 125–139. https://doi.org/10.51302/tce.2020.373