Tecnología sostenible: baterías biodegradables a partir del chitosán como bioemprendimiento

Resumen

Este caso de estudio evalúa la viabilidad de producción de biopolímeros como componente ecológico para pilas o baterías, empleando quitosano obtenido de la cáscara de camarón, un residuo agroindustrial abundante, como propuesta de bioemprendimiento sostenible. Se realizó la extracción y caracterización fisicoquímica de la materia prima, obteniendo contenidos de humedad (3,38 %), proteína cruda (40,77 %), ceniza (33,21 %), carbonato de calcio (24,91 %), quitina (22,00 %) y quitosano (18,70 %). Se estimó la producción de quitosano para 10 kg y 3 toneladas de materia prima, resultando 1,17 kg y 352,3 kg, respectivamente. Se modeló teóricamente una celda electroquímica con ánodo de zinc, cátodo de MnO₂ y un gel de quitosano como electrolito, evaluando parámetros como voltaje, corriente, vida útil y estabilidad. Usando potenciales estándar, se estimó un voltaje de aproximadamente 0,8 V, con una corriente en el rango de 0,1 a 2 mA, una vida útil entre 30 minutos y 2 horas, y estabilidad del gel de hasta 5 días. La biodegradabilidad del sistema fue superior al 60 % en un periodo de tres semanas, determinada mediante pérdida de masa del material. Adicionalmente, se consideraron parámetros clave de caracterización del quitosano, tales como el grado de desacetilación (DD%), viscosidad, peso molecular y contenido de impurezas (cenizas y sales residuales), así como las propiedades del gel (espesor, reticulación e hidratación), los cuales influyen directamente en la conductividad iónica y estabilidad del electrolito. La biodegradabilidad fue evaluada mediante ensayo de pérdida de masa en condiciones controladas de compostaje, considerando temperatura, humedad relativa y tiempo de exposición. Este estudio demuestra el potencial del quitosano como electrolito en sistemas electroquímicos sostenibles, promoviendo la economía circular y la reducción de residuos marinos.