EL USO DE LA MELANINA EN APLICACIONES ENERGÉTICAS

RETOS & OPORTUNIDADES

Fecha: 30 de Junio de 2022

Edición: Junio 2022 No. 31

Eduardo Coutiño · | Hacemos ciencia para ti | Visto 2208 veces

EDUARDO COUTIÑO

Desde hace un poco más de una década, diversos grupos de investigación realizaron hallazgos significativos concernientes al uso de la melanina (biomolécula asociada con la pigmentación de la piel, el cabello y los ojos) en aplicaciones relacionadas con la conversión y almacenamiento de energía.



En dichos estudios se exploraron las posibilidades de emplear las propiedades óxido-reductoras de la melanina en baterías biodegradables y biocompatibles, demostrando su alta aplicabilidad en dispositivos biomédicos. Por otra parte, el uso de la melanina en supercapacitores también ha sido explorado recientemente con éxito, expandiendo así el abanico de oportunidades de dicha biomolécula en el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía de última generación flexibles y amigables con el medio ambiente.

En el Centro de Investigaciones en Óptica, A.C., nos hemos dado a la tarea de explorar el uso de la melanina en otras áreas de oportunidades diferentes a las ya antes mencionadas, por ejemplo, su uso como agente funcionalizador de celdas fotovoltaicas, esto con la finalidad de investigar el efecto de la melanina en la estabilidad térmica y fisicoquímica de celdas solares de silicio cristalino.

El proyecto, apoyado por IDEA-GTO y dirigido por el Dr. Eduardo de Jesús Coutiño González, se centró en el estudio de las propiedades optoelectrónicas de una melanina de origen vegetal para su potencial uso en sistemas fotovoltaicos, los cuales son dispositivos de conversión de energía que transforman la energía lumínica en energía eléctrica. La melanina empleada es desarrollada por la empresa Evogenia (establecida en Irapuato, Guanajuato) a partir de cultivos sustentables, sin alteraciones genéticas y sin el uso de agroquímicos, lo que lo hace altamente rentable en comparación con melaninas de origen animal obtenidas principalmen te de la tinta de moluscos.

Los resultados obtenidos hasta la fecha indican que la melanina puede jugar un factor relevante en la vida útil de celdas fotovoltaicas de silicio cristalino, sin embargo, se requieren de estudios adicionales y complementarios para poder estable cer a ciencia cierta los mecanismos detrás de este efecto. De igual forma, todas las pruebas realizadas fueron a escala laboratorio empleando condiciones controladas (simulador solar) y en celdas de menor tamaño (1 x 1 cm), por lo que estudios de escalamientos también son necesarios para poder estudiar dichos efectos a una escala superior.

Existen otros retos adicionales relacionados con el uso de la melanina en dispositivos de almacenamiento y conversión de energía. Por ejemplo, cuestiones de reproducibilidad de las metodologías de síntesis empleadas, la procesabilidad de la biomolécula para su incorporación en películas delgadas o en materiales anódicos, por citar algunos. El futuro de los dispositivos de almacenamiento y conversión de energía flexibles, biodegradables y amigables con el medio ambiente está muy relacionado con el desarrollo de enfoques multidisciplinarios en donde el uso de biomoléculas funcionales (tal como la melanina) cobrará más y más relevancia.

Referencias
1) Kim J.Y., Wu W., Chun S.-E., Whitacre J.F., Bettinger C.J., Biologically derived melanin electrodes in aqueous sodium-ion energy storage devices, PNAS, 2013, 20912-20917.
2) Xu R., Gouda A., Caso M.F., Soavi F., Santato, C., Melanin: a greener route to enhance energy storage under solar light, ACS Omega, 2019, 12244-12251.