"Żywy" cement gromadzi energię

Zespół badawczy z Uniwersytetu w Aarhus pokazał, jak najczęściej stosowany na świecie materiał budowlany można przekształcić w żywe urządzenie do gromadzenia energii. Umieszczając w cemencie wytwarzające energię bakterie, stworzyli biohybrydowy superkondensator o zaskakująco wysokiej wydajności i niezwykłej zdolności do samoregeneracji.

"Połączyliśmy strukturę z funkcją" - mówi dr Qi Luo, główny autor badań opisanych na łamach magazynu "Cell Reports Physical Science". "W efekcie tego powstał nowy rodzaj materiału, który może jednocześnie przenosić obciążenia i magazynować energię, a przy dostarczaniu składników odżywczych potrafi odzyskiwać swoją wydajność" - dodaje.

Jak podkreślają eksperci, beton od dawna postrzegany był jako obojętny, pozbawiony życia materiał. Tymczasem badacze dodali do niego bakterie Shewanella oneidensis znane ze swojej zdolności przekazywania na zewnątrz elektronów. Po umieszczeniu cementowej matrycy, bakterie stworzyły sieć nośników ładunku zdolnych zarówno do magazynowania, jak i uwalniania energii elektrycznej.

Nawet na obecnym, wczesnym etapie materiał uzyskał osiągi znacznie przewyższające tradycyjne oparte na cemencie systemy magazynowania energii, co wskazuje na obiecujący potencjał dla dalszego rozwoju.

Aktywność bakterii z czasem jednak maleje z powodu braku substancji odżywczych. Badacze opracowali więc system mikroprzepływowej sieci, która dostarcza potrzebne bakteriom składniki. W ten sposób można odzyskać 80 proc. pierwotnej wydajności.

Naukowcy poddali materiał próbom wytrzymałościowym w trudnych warunkach, także w ujemnych temperaturach i przy podwyższonym cieple. Cement zachował zdolność do magazynowania i uwalniania energii elektrycznej.

"To nie jest tylko eksperyment laboratoryjny" - mówi Qi Luo. "Wyobrażamy sobie zastosowanie tej technologii w prawdziwych budynkach w ścianach, fundamentach czy w mostach, gdzie mogłaby wspierać odnawialne źródła energii, takie jak panele słoneczne. Zapewniałaby lokalne magazynowanie energii. Można sobie wyobrazić zwykłe pomieszczenie zbudowane z betonu zawierającego bakterie: nawet przy skromnej gęstości energii wynoszącej 5 Wh/kg same ściany mogłyby magazynować około 10 kWh - wystarczająco dużo, by zasilać standardowy serwer firmowy przez cały dzień" - dodaje.

Materiał, w przeciwieństwie do baterii jest przy tym zbudowany z niedrogich i łatwo dostępnych surowców, a bakterie naturalnie występują w przyrodzie.

Marek Matacz