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| Imagen representativa de gallinas. Crédito: Gins Wang/iStock |
Cada año se queman unos 40 millones de toneladas de plumas de pollo. Además de las importantes emisiones de CO2, esto también produce gases peligrosos como el dióxido de azufre. El gran volumen, el bajo coste, la renovabilidad, la biodegradabilidad y las cualidades materiales inherentes a los subproductos industriales de base biológica, como los flujos secundarios del sector alimentario, los convierten en alternativas atractivas con un gran potencial de valorización.
Investigadores de la ETH de Zúrich y de la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur (NTU) han encontrado ahora una forma de dar un buen uso a estas plumas. Han demostrado la reutilización de residuos industriales de plumas de pollo en membranas conductoras de protones para pilas de combustible, transistores protónicos y dispositivos de separación de agua.
Mediante un procedimiento sencillo y respetuoso con el medio ambiente, extraen la proteína queratina de las plumas y la transforman en fibras muy diminutas conocidas como fibrillas amiloides. Estas fibrillas de queratina se utilizan posteriormente en la membrana de la pila de combustible.
Las pilas de combustible sólo liberan calor y agua, al tiempo que generan energía sin CO2 a partir de hidrógeno y oxígeno. En el futuro, podrían ser cruciales como fuente de energía sostenible. Toda pila de combustible tiene una membrana semipermeable en su núcleo. Los electrones se ven obligados a viajar a través de un circuito externo desde el ánodo, cargado negativamente, hasta el cátodo, cargado positivamente, para producir una corriente eléctrica. Permite el paso de protones pero impide el de electrones.
Las membranas de las pilas de combustible convencionales se componen de sustancias químicas muy tóxicas, o "sustancias químicas para siempre", que son caras y no se descomponen en el medio ambiente. La nueva membrana desarrollada en este estudio consiste principalmente en queratina biológica. Esta queratina es compatible con el medio ambiente y está disponible en grandes cantidades: las plumas de pollo tienen un 90% de queratina. Esto hace que la membrana sea hasta tres veces más barata que las membranas convencionales.
Raffaele Mezzenga, catedrático de Alimentación y Materiales Blandos de la ETH de Zúrich, ha declarado: "Nuestro último desarrollo cierra un ciclo: estamos tomando una sustancia que libera CO2 y gases tóxicos cuando se quema y utilizándola en un entorno diferente: con nuestra nueva tecnología, no sólo sustituye a las sustancias tóxicas, sino que también evita la liberación de CO2, disminuyendo el ciclo global de la huella de carbono."
"El hidrógeno es el elemento más abundante en el universo - desafortunadamente no en la Tierra. Como el hidrógeno no se encuentra aquí en su forma pura, hay que producirlo, lo que requiere una gran cantidad de energía. También en este caso, la nueva membrana podría ser útil en el futuro, ya que puede utilizarse en pilas de combustible y en la división del agua".
En la electrólisis, el agua se expone a una corriente continua que hace que se forme oxígeno en el cátodo, cargado negativamente, y que salga hidrógeno por el ánodo, cargado positivamente. A menudo es necesario añadir ácidos porque el agua pura no es suficientemente conductora para este procedimiento. Sin embargo, la nueva membrana es permeable a los protones y permite la migración de partículas entre el ánodo y el cátodo, lo que es necesario para una adecuada división del agua incluso en agua pura.
En este estudio, los científicos aislaron queratina de plumas de pollo mediante un proceso rápido y económico. A continuación, las convirtieron en fibrillas amiloides mediante tratamiento térmico y las transformaron en membranas con una conductividad de protones impartida mediante un sencillo método oxidativo.
El siguiente paso de los científicos es investigar hasta qué punto es estable y duradera su membrana de queratina y mejorarla si es necesario.
Fuentes, créditos y referencias: