«Ζωντανό» τσιμέντο: Ερευνητές ενσωματώνουν βακτήρια για να δημιουργήσουν αποθήκες ενέργειας
Η επιστήμη των υλικών έκανε ένα απρόσμενο άλμα χάρη σε μια νέα έρευνα από το Aarhus University της Δανίας. Οι επιστήμονες κατάφεραν να «εμποτίσουν» τσιμέντο με βακτήρια, μετατρέποντας το σε ένα ζωντανό υλικό ικανό να αποθηκεύει και να απελευθερώνει ηλεκτρική ενέργεια. Το εύρημα, που δημοσιεύθηκε στις 9 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Cell Reports Physical Science, ανοίγει τον δρόμο για πιο βιώσιμες μορφές δόμησης και έξυπνες ενεργειακές εφαρμογές.
Το επίκεντρο της ανακάλυψης είναι το βακτήριο Shewanella oneidensis, γνωστό για την ικανότητα του να μεταφέρει ηλεκτρόνια μέσα από επιφάνειες. Οι ερευνητές είχαν την ιδέα να ενσωματώσουν αυτά τα μικρόβια σε τσιμέντο, διερευνώντας αν μπορούν να λειτουργήσουν ως «μεταφορείς φορτίου». Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό: δημιουργήθηκε ένα δίκτυο που μπορούσε όχι μόνο να αποθηκεύσει ηλεκτρική ενέργεια, αλλά και να την αποδώσει ξανά όταν χρειάζεται.
Με απλά λόγια, το τσιμέντο απέκτησε ιδιότητες μπαταρίας. Αυτό σημαίνει ότι ένα υλικό που παραδοσιακά χρησιμοποιείται μόνο για στήριξη κατασκευών, θα μπορούσε στο μέλλον να γίνει μέρος της λύσης για την ενεργειακή αυτάρκεια.
Ένα από τα πιο εντυπωσιακά σημεία της μελέτης είναι ότι το τσιμέντο διατηρούσε τις ιδιότητές του ακόμη και μετά τον θάνατο των μικροβίων. Οι επιστήμονες ανέπτυξαν ένα μικρορρευστό δίκτυο που τροφοδοτούσε τα βακτήρια με θρεπτικά συστατικά, επιτρέποντας στο σύστημα να «αναβιώσει» και να επανακτήσει έως και το 80% της αρχικής του ενεργειακής ικανότητας.
Ο Qi Luo, επικεφαλής της μελέτης και πολιτικός μηχανικός στο Aarhus University, τόνισε:
Συνδυάσαμε δομή με λειτουργία. Δημιουργήσαμε ένα νέο είδος υλικού που μπορεί να φέρει φορτίο, να αποθηκεύει ενέργεια και να ανακτά την απόδοσή του όταν τροφοδοτείται με θρεπτικά συστατικά.
Η ανθεκτικότητα του υλικού επιβεβαιώθηκε και σε ακραίες συνθήκες. Σε δοκιμές θερμικού στρες, το τσιμέντο συνέχισε να αποδίδει ενέργεια χωρίς να καταρρέει. Μάλιστα, όταν οι ερευνητές συνέδεσαν έξι μπλοκ τσιμέντου μεταξύ τους, κατάφεραν να τροφοδοτήσουν ένα LED φως, αποδεικνύοντας τη λειτουργικότητα της τεχνολογίας.
Ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα αυτής της καινοτομίας είναι το κόστος. Το τσιμέντο παραμένει φθηνό και ευρέως διαθέσιμο, ενώ τα βακτήρια Shewanella oneidensis αφθονούν στη φύση. Αυτό σημαίνει ότι η τεχνολογία μπορεί να κλιμακωθεί χωρίς να επιβαρύνει σημαντικά το περιβάλλον ή την οικονομία.
Ωστόσο, οι επιστήμονες αναγνωρίζουν ότι βρισκόμαστε ακόμα σε στάδιο «proof-of-concept». Χρειάζεται περισσότερη έρευνα και ανάπτυξη προτού δούμε την τεχνολογία να εφαρμόζεται σε εμπορικές κατασκευές.
Το όραμα των ερευνητών είναι σαφές: να ενσωματωθεί αυτό το «ζωντανό τσιμέντο» σε πραγματικά κτίρια, από τοίχους και θεμέλια μέχρι γέφυρες. Εκεί, θα μπορούσε να λειτουργήσει ως τοπική μονάδα αποθήκευσης ενέργειας, υποστηρίζοντας ανανεώσιμες πηγές όπως φωτοβολταϊκά συστήματα.
Ο Luo εξήγησε με χαρακτηριστικό παράδειγμα:
Φανταστείτε ένα συνηθισμένο δωμάτιο φτιαγμένο με τσιμέντο που περιέχει βακτήρια. Ακόμα και με μέτρια ενεργειακή πυκνότητα 5 Wh/kg, οι τοίχοι μόνο θα μπορούσαν να αποθηκεύσουν περίπου 10 kWh – αρκετή ενέργεια για να κρατήσουν έναν τυπικό server σε λειτουργία για μια ολόκληρη ημέρα.
[via]
