Για χιλιάδες χρόνια το σκυρόδεμα ήταν συνώνυμο της αντοχής. Από τις πρώτες χρήσεις του γύρω στο 6.500 π.Χ. έως τα ρωμαϊκά μνημεία που στέκουν ακόμη, η καινοτομία γύρω από αυτό το υλικό είχε έναν βασικό στόχο: να αντέχει περισσότερο. Σήμερα, όμως, το πιο διαδεδομένο δομικό υλικό του πλανήτη διεκδικεί έναν εντελώς νέο ρόλο. Δεν περιορίζεται στο να στηρίζει κτήρια – φιλοδοξεί να αποθηκεύει ενέργεια.

Τα τελευταία χρόνια το σκυρόδεμα εξελίχθηκε σε πλατφόρμα πολυλειτουργικών εφαρμογών: έχει αναπτυχθεί σκυρόδεμα που αυτοεπιδιορθώνεται, που δεσμεύει άνθρακα, ακόμη και που ενισχύει γεωργικές αποδόσεις. Τώρα, ερευνητές από το Massachusetts Institute of Technology παρουσιάζουν μια ακόμη πιο ριζοσπαστική εκδοχή: σκυρόδεμα που λειτουργεί ως μπαταρία, ικανό να αποθηκεύει ενέργεια από ανανεώσιμες πηγές.

Το «ηλεκτραγώγιμο ανθρακούχο σκυρόδεμα»

Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), περιγράφει πώς ένα μείγμα τσιμέντου, νερού, υπέρλεπτου carbon black (αιθάλης) με νανοσωματίδια και ηλεκτρολυτών μπορεί να δημιουργήσει αυτό που οι επιστήμονες ονομάζουν ηλεκτραγώγιμο ανθρακούχο σκυρόδεμα ή ec3.

Το υλικό αυτό σχηματίζει ένα αγώγιμο νανοδομικό δίκτυο στο εσωτερικό του, ικανό να αποθηκεύει και να απελευθερώνει ηλεκτρική ενέργεια, λειτουργώντας ουσιαστικά σαν μπαταρία.

«Κλειδί για τη βιωσιμότητα του σκυροδέματος είναι η ανάπτυξη πολυλειτουργικού σκυροδέματος που ενσωματώνει λειτουργίες όπως η αποθήκευση ενέργειας, η αυτοΐαση και η δέσμευση άνθρακα. Το σκυρόδεμα είναι ήδη το πιο χρησιμοποιούμενο δομικό υλικό στον κόσμο, οπότε γιατί να μην αξιοποιήσουμε αυτή την κλίμακα για να δημιουργήσουμε και άλλα οφέλη;» αναφέρει ο Άντμιρ Μάσιτς, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.

Τα πειράματα και η τεχνολογική βελτιστοποίηση

Η ιδέα της ηλεκτρικής λειτουργικότητας στο σκυρόδεμα δεν είναι καινούρια. Το 2023, για παράδειγμα, εγκαταστάθηκαν αυτοθερμαινόμενες πλάκες σκυροδέματος στο πάρκο Odori στο Σαπόρο της Ιαπωνίας, όπου η χιονόπτωση φθάνει σχεδόν τα 500 εκατοστά ετησίως.

Στη νέα έρευνα, οι επιστήμονες του MIT απεικόνισαν τρισδιάστατα τη νανοδομή του υλικού για να κατανοήσουν τη σύστασή του και παράλληλα βελτιστοποίησαν τη σύνθεση των ηλεκτρολυτών. Διαπίστωσαν ότι η προσθήκη οργανικών ηλεκτρολυτών — αλάτων τεταρτοταγούς αμμωνίου με ακετονιτρίλιο — απευθείας στο νερό ανάμιξης επέτρεψε τη δημιουργία παχύτερων ηλεκτροδίων και μεγαλύτερης αποθηκευτικής ικανότητας.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, ένα κομμάτι ec3 στο μέγεθος ενός ψυγείου μπορεί να αποθηκεύσει έως και 2 κιλοβατώρες ενέργειας.

Από τη ρωμαϊκή αψίδα στη «ζωντανή» κατασκευή

Σε μια συμβολική αναφορά στους Ρωμαίους μηχανικούς, η ομάδα κατασκεύασε μια μικροσκοπική αψίδα για να δοκιμάσει τη συνύπαρξη δομικής αντοχής και αποθήκευσης ενέργειας. Η αψίδα λειτούργησε στα 9 βολτ, στήριξε το ίδιο της το βάρος και τροφοδότησε ένα φωτιστικό LED.

Το ενδιαφέρον στοιχείο ήταν ότι το φως τρεμόπαιζε όταν η κατασκευή δεχόταν πίεση. Αν και αυτό δεν θα ήταν ιδανικό για φωτισμό μεγάλων χώρων, μπορεί να εξελιχθεί σε πολύτιμο διαγνωστικό εργαλείο. Όπως σημειώνει ο Μάσιτς, θα μπορούσε να λειτουργήσει ως ένδειξη του πότε και σε ποιο βαθμό μια κατασκευή καταπονείται, επιτρέποντας παρακολούθηση της δομικής της κατάστασης σε πραγματικό χρόνο.

Αποθήκευση πράσινης ενέργειας σε αστικές υποδομές

Η πιο ελκυστική εφαρμογή, ωστόσο, αφορά την αποθήκευση ενέργειας από ΑΠΕ. Παρά την ταχεία αύξηση της παραγωγής πράσινης ενέργειας, η αποθήκευσή της παραμένει κρίσιμο ζητούμενο. Δεδομένου ότι το σκυρόδεμα αποτελεί τη βάση των σύγχρονων πόλεων, η ενσωμάτωση αποθηκευτικής ικανότητας σε κτήρια και υποδομές θα μπορούσε να συμβάλει στη μείωση των ενεργειακών ελλείψεων.

«Αυτό που μας ενθουσιάζει περισσότερο είναι ότι πήραμε ένα υλικό τόσο αρχαίο όσο το σκυρόδεμα και δείξαμε ότι μπορεί να κάνει κάτι εντελώς νέο. Συνδυάζοντας τη σύγχρονη νανοεπιστήμη με ένα αρχαίο δομικό θεμέλιο του πολιτισμού, ανοίγουμε τον δρόμο για υποδομές που δεν απλώς υποστηρίζουν τη ζωή μας αλλά την τροφοδοτούν», ανέφερε ο Τζέημς Γουίβερ, συν συγγραφέας της μελέτης.

Αν η τεχνολογία αυτή κλιμακωθεί, το σκυρόδεμα θα μπορούσε να μετατραπεί από παθητικό υλικό δόμησης σε ενεργό στοιχείο του ενεργειακού συστήματος — μια εξέλιξη που ίσως σηματοδοτεί την επόμενη μεγάλη αρχιτεκτονική και ενεργειακή επανάσταση.

Διαβάστε ακόμη

Goldman Sachs: Θετικό το περιβάλλον στις αγορές, αλλά περιορισμένα τα περιθώρια ανόδου (πίνακας)

To ελληνικό ακτινίδιο «πετάει» για Βιετνάμ – Aπό ποιους διεκδικεί μερίδιο αγοράς

Η ιστορική στροφή της Gen Z: Επενδύουν στo Χρηματιστήριo, δεν αγοράζουν δικό τους ακίνητο

Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφτείτε το Πρώτο Θέμα