Изследователи от университета в Орхус доказват, че бетонът може да прави много повече от това да изгражда стени.
Чрез вграждането на живи бактерии в най-разпространения строителен материал в света, екипът създава суперкондензатор, способен да съхранява електроенергия. Материалът, който доказва концепцията, не само съхранява енергия, но и може да възстанови производителността си, когато бъде „подхранен“ с хранителни вещества.
Водещият изследовател Ци Луо заявява, че са обединили структура и функция, създавайки материал, който не само може да поддържа конструкцията на сградата и да съхранява енергия, но и да възстановява производителността си, когато се подхрани с хранителни вещества.
Бетонът отдавна се счита за безжизнен материал. Датският екип оспорва тази идея, като добави Shewanella oneidensis, бактерия, известна със способността си да пренася електрони извън клетката си.
Веднъж попаднали в бетона, микробите създават мрежа от носители на заряд, които съхраняват и освобождават енергия.
Първите тестове показват, че този подход вече превъзхожда традиционните устройства за съхранение на базата на бетон. Още по-впечатляващо е, че бетонът продължава да функционира и след смъртта на микробите, а изследователите могат да го съживят с помощта на подходящи хранителни вещества.
Откритието подчертава как строителните материали скоро могат да започнат да играят активна роля в енергийните системи. Вместо да служат като пасивни обвивки, бъдещите стени и основи биха могли да действат както като подслон, така и като хранилище.
Възстановима енергийна система
Микробната активност има тенденция да отслабва с изчерпването на хранителните вещества. За да решат този проблем, учените интегрираха микрофлуидна система в бетона. Тя доставя протеини, витамини, соли и растежни фактори, за да поддържа бактериите живи или да ги съживява.
Този подход възстановява до 80% от първоначалния капацитет. На практика, според екипа, сградите могат да се превърнат в възстановими енергийни материали, което ще намали необходимостта от подмяна на батерии или скъпи ремонти.
Изследователите тестват цимента и при екстремни условия. Той съхранява и отдава енергия както в студена, така и в гореща среда. Шест блока, свързани помежду си, произвеждат достатъчно електроенергия, за да запалят LED лампа.
„Това не е просто лабораторен експеримент“, казва Луо. „Ние предвиждаме тази технология да бъде интегрирана в реални сгради, в стени, основи или мостове, където може да поддържа възобновяеми енергийни източници като слънчеви панели, като осигурява локално съхранение на енергия.“
Той добавя, че дори скромната производителност може да има ефект. Стая, изработена от този материал, може да съхранява около 10 kWh, което е достатъчно, за да захранва стандартен сървър на предприятие за един ден.
Инфраструктура, която се захранва сама
С разрастването на възобновяемите енергийни източници нараства и търсенето на достъпни и устойчиви решения за съхранение на енергия. Днешните батерии зависят от оскъдни ресурси като литий и кобалт и с времето се разграждат.
Системата на циментова основа избягва тези проблеми. Тя използва изобилни, евтини материали и естествено срещащи се бактерии. Тя също така работи в мащаб, който далеч надхвърля този на конвенционалните устройства.
Въпреки че все още е в ранен етап, изследването представя бъдеще, в което сградите действат като свои собствени батерии. Това може да означава мостове, които захранват своите сензори, или домове, които съхраняват дневната слънчева енергия в стените си.
Откритията на екипа сочат, че следващото поколение инфраструктура може да бъде както структурна, така и електрическа. Вместо да инсталират батерии, бъдещите строители може просто да ги изливат.
Изследването е публикувано в списанието Cell Reports Physical Science.
Източник: InterestingEngineering
