Sistema biologikoetan oinarritutako gailu bio-elektrokimikoak edo bio-bateriak erabiltzea jauzi izugarria izango da elektronikaren industriarentzat, gailu eramangarri berdeagoetarako eta jasangarriagoetarako energia biltegiratzeko sistemak garatzeko.

Telefono mugikorren, tableten eta erloju edo eskumuturreko adimendunen erabilera orokortuak abantaila nagusitzat informazio ugari eta pertsonen arteko komunikazio hobea berehala eskuratu ahal izatea badu ere, gailu eramangarri horien osagai batzuk fabrikatzeko erabiltzen diren materialak lortzeak ondorio suntsitzaileak ditu planetan.

Gainera, objektu horien bizitza erabilgarria laburra denez, munduko leku batzuetan zabor elektronikoa (e-waste) pilatzea ingurumena kutsatzeko arazo nagusietako bat bihurtu da. Horregatik, ePROT proiektuaren esparruan, CIC energiGUNEk proposatu du material jasangarriagoak eta bateragarriagoak sartzea, naturan dauden materialetan inspiratutako energia biltegiratzeko sistema alternatiboak garatzeko.

Sistema biologiko askok barnean energia biltegiratzen duten arren, biomolekulak energia biltegiratzeko sistemetan (bateriak edo superkondentsadoreak) sartzea ez da ohikoa, bateria edo superkondentsadore baten funtzionamendu-baldintzek, askotan, molekula biologikoen egonkortasuna bideraezin bihurtzen dutelako. Hala ere, pixkanaka-pixkanaka, bi eremuak banatzen dituen distantzia laburtzen ari da, eta dentsitate energetiko handiko bateria eta superkondentsadoreen hurrengo belaunaldia bioteknologiaren eta bioingeniaritzaren eskutik etor liteke.

Gailu bio-elektrokimikoak edo bio-bateriak honela defini daitezke: bio izaerako elementu bat duten energia biltegiratzeko sistemak. Hori hainbat modutan gerta daiteke: (i) naturan jada existitzen diren elementuak imitatuz, (ii) iturri naturaletatik (biomaterialak) ateratako osagai biologikoak aldatuz eta gehituz edo (iii) substratuak produktu bihurtzeko gai diren biomolekulak erabiliz.

Naturan dauden soluzioetan imitazioa edo inspirazioa biomimetika bezala ezagutzen da. Irtenbide hori naturan ezarri diren estrategien behaketan eta erreprodukzioan oinarritzen da, espezieen bilakaeran sortu diren diseinu-arazoak modu dotore, eraginkor eta jasangarrian konpontzeko. Adibidez, biotxantiloien erabilera, non birusak edo beste molekula biologiko batzuk aldamio gisa erabiltzen diren nanoeskalan materialak sintetizatzeko. Horri esker, gainazaleko eremu handiagoak dituzten superkondentsadoreen elektrodoak fabrikatzeko metodo jasangarriak eta eraginkorrak erabili ahal izan dira.

Bigarren estrategia naturak eskaintzen dizkigun materialak (biomaterialak) energia biltegiratzeko sistemen barruan sartzeko erabiltzean datza. Hori iturri naturaletatik datozen materialak ateraz egin daiteke. Polisakaridoak dira talde honen adibiderik ezagunena, eta landare, bakterio edo onddoetatik atera daitezke. Zehazki, zelulosa baterien lehen diseinuetatik erabili da bereizle gisa, eta, gaur egun, aski ezaguna da karbonozko elektrodoen biltzaile eta aitzindari gisa duen papera.

Bigarren multzo honetan proteinak eta gantz-azidoak bezalako beste biomolekula batzuk erabiltzen dituzten adibideak ere badaude. Horrela, BSA proteina, adibidez, grafeno xafla murriztuen azalera funtzionalizatzeko erabili da, nanokanalez jardun dezaketen nanoporoak sortzeko, superkondentsadoreen elektrodoen geruzetan ioiak garraiatzeko. Energia biltegiratzeko gantz-azidoen erabilera hain hedatua ez dagoen arren, argia xurgatzen duten konposatu organikoekin konbinatuta, energia termikoa denbora luzeagoz metatu eta estimulu bat aplikatzen zaienean aska dezaketen materialak agertzen ari dira.

Azkenik, bioelektrodoak erabiltzen dituzten sistemak ditugu, substratu bat erreakzio produktu bihurtuz sortzen den energia aprobetxatzeko gai direnak. Mota honetako gailuak erregai-bio-pilak bezala ezagutzen dira, eta biomasatik eratorritako molekula txikiekin konbinatutako zelulak edo entzimak erabil ditzakete, hala nola kinonak, flabinak edo porfirinak, sistema biologikoetan elektroiak garraiatzen dituzten funtzioengatik ezagutzen direnak.

Bateriak eta kondentsadoreak teknologia helduak dira, eta aplikazio komertzial askotan erabiltzen dira; hala ere, oraindik ere muga handiak dituzte, zaila delako energia biltegiratzen duten malguak eta arinak diren gailuak lortzea. Horretarako, biomolekulak katodoetarako, anodoetarako edo elektrolitoetarako material gisa erabiltzeak aukera eman dezake gailu biomediko malguak eta ezargarriak fabrikatzeko, diagnostikoan, monitorizazioan edo tratamenduan aplikazioen bidez.

Gainera, gailu horiek kanpoko datu-baseekin interkonektatzeko, Internet bidez (Gauzen Internet izenekoa) energia biltegiratzeko gailuak erabili beharko dira, hala nola superkondentsadoreak eta bateriak, gehitutako edo gorputzean ezarritako sistemak elikatzeko.

Horregatik, CIC energiGUNE eta CIC biomaGUNE eta Europar Batasunak FET-Open programaren barruan finantzatu duen ePROT proiektuaren garapenean, gaur egun erabiltzen diren material polimerikoen ordez, aukera merkeak, birziklagarriak eta ez-toxikoak ezarri nahi dira, hala nola proteina eraldatuak. Horiek, biobateragarritasuna eta biodegradagarritasuna ziurtatzeaz gain, gailu meheak, arinak, miniaturizagarriak eta hurrengo mikrosuperkondentsadoreen beharrak asetzeko gai direnak fabrikatzea ahalbidetzen dute.

Laburbilduz, kontsumo-elektronikaren erabilera eta abusu orokorrak planetan dituen ondorio suntsitzaileek material jasangarriagoak eta ingurumenarekin bateragarriak bilatzeko beharra eragiten digute. CIC energiGUNE, energia biltegiratzeko erreferentziazko zentroa den aldetik, ingurumenarekin eta jasangarritasunarekin konprometituta dago. Hori dela eta, beste aukera batzuen artean, bio-bateriekin lan egiten du. Bio-baterien osagaiak guztiz jasangarriak baitira, ingurumena errespetatzen baitute eta, gainera, biobateragarriak direlako.