Betonul este cel mai utilizat material de construcție din lume. Cu puțină ajustare, o bucată de beton ar putea ajuta și la alimentarea caselor noastre.
Într-un laborator din Cambridge, Massachusetts, o grămadă de cilindri de beton negru stau în lichid și sunt înconjurați de cabluri. Privind de la distanță, nu par să facă mare lucru. Dar atunci când Damian Stefaniuk apasă un comutator se întâmplă ceva interesant. Cilindrii sunt conectați la un LED – și becul se aprinde.
„La început nu mi-a venit să cred,” spune Stefaniuk, descriind prima dată când LED-ul s-a aprins.
„Am crezut că nu am deconectat sursa externă de energie și de aceea LED-ul era aprins. A fost o zi minunată. Am invitat studenți și profesori să vadă, pentru că la început nici ei nu credeau că funcționează.”
Acest beton aparent banal ar putea reprezenta viitorul stocării energiei. Promisiunea celor mai multe surse de energie regenerabilă este aceea că pot oferi energie curată și inepuizabilă, oferită de soare, vânt și mare. Cu toate acestea, soarele nu strălucește mereu, vântul nu bate constant, iar apele calme nu generează energie în termeni de megawați. Acestea sunt surse de energie intermitente, ceea ce, în lumea noastră modernă reprezintă o problemă.
Acest lucru înseamnă că trebuie să stocăm acea energie în baterii. Însă bateriile depind de materiale precum litiul. El se găsește în cantități mult mai mici decât ar fi necesar pentru a satisface cererea globală de decarbonizare a sistemelor energetice și de transport. Există 101 mine de litiu în lume, iar analiștii economici sunt pesimiști în privința capacității acestor mine de a ține pasul cu cererea globală în creștere. Analiștii de mediu notează că mineritul de litiu folosește multă energie și apă, ceea ce reduce din beneficiile ecologice ale trecerii la surse de energie regenerabilă. Procesul de extracție a litiului poate duce, de asemenea, la scurgeri de substanțe chimice toxice în sursele locale de apă.
Stefaniuk și colegii săi de la Massachusetts Institute of Technology (MIT) au găsit o modalitate de a crea un dispozitiv de stocare a energiei cunoscut sub numele de supercapacitor din trei materiale de bază și ieftine – apă, ciment și o substanță asemănătoare funinginii, numită carbon negru.
Supercapacitoarele sunt foarte eficiente în stocarea energiei, dar diferă de baterii în câteva moduri importante. Se pot încărca mult mai repede decât o baterie litiu-ion și nu suferă de aceleași niveluri de degradare a performanței. Totuși, supercapacitoarele eliberează rapid energia stocată, făcându-le mai puțin utile pentru dispozitive precum telefoanele mobile, laptopurile sau mașinile electrice. Acestea necesită un flux constant de energie pe o perioadă îndelungată.
Cu toate acestea, conform lui Stefaniuk, supercapacitoarele din carbon-ciment ar putea contribui semnificativ la eforturile de decarbonizare a economiei globale.
El și colegii săi de la MIT și Institutul Wyss pentru Inginerie Biologică Inspirată de la Universitatea Harvard prevăd mai multe aplicații pentru supercapacitoarele lor. Una ar fi crearea de drumuri care stochează energie solară și apoi o eliberează pentru a reîncărca mașinile electrice în timp ce circulă pe drum. Eliberarea rapidă a energiei din supercapacitorul de carbon-ciment ar permite vehiculelor să își reîncarce rapid bateriile. O altă aplicație ar fi ca fundațiile caselor să stocheze energie – „să avem pereți, fundații sau coloane care nu doar susțin structura, ci și stochează energie în interiorul lor,” spune Stefaniuk.
Totuși, suntem încă în stadiile incipiente. În prezent, supercapacitorul din beton poate stoca puțin sub 300 de watt-oră pe metru cub – suficient pentru a alimenta un bec LED de 10 wați timp de 30 de ore. Puterea „poate părea mică în comparație cu bateriile convenționale, dar o fundație cu 30-40 de metri cubi de beton ar putea fi suficientă pentru a satisface nevoile energetice zilnice ale unei case rezidențiale,” spune Stefaniuk.
„Având în vedere utilizarea pe scară largă a betonului la nivel global, acest material are potențialul de a fi foarte competitiv și util în stocarea energiei.”
Producția de ciment este responsabilă pentru 5-8% din emisiile de dioxid de carbon provenite din activitatea umană la nivel global. Cientul-carbon necesar pentru supercapacitoarele ar trebui să fie proaspăt fabricat, nu reutilizat din structuri existente. Cu toate acestea, pare să fie o inovație promițătoare, spune Michael Short, care conduce Centrul pentru Inginerie Sustenabilă de la Universitatea Teesside din Marea Britanie. Cercetarea „deschide multe potențiale căi interesante în jurul utilizării mediului construit ca un mediu de stocare a energiei,” spune el.
„Deoarece materialele sunt, de asemenea, comune și fabricarea relativ simplă, aceasta oferă o indicație excelentă că această abordare ar trebui investigată în continuare și ar putea fi o parte foarte utilă a tranziției către un viitor mai curat și mai sustenabil.”
Sursă foto – ssumetha / Envato
Preluat de la: csid.ro
