Το σκυρόδεμα, ένα από τα αρχαιότερα δομικά υλικά της ανθρωπότητας με ιστορία που φτάνει έως το 6.500 π.Χ., εξελίσσεται πλέον σε όχημα τεχνολογικής καινοτομίας. Αν επί χιλιετίες η πρόοδος επικεντρωνόταν κυρίως στην ανθεκτικότητα, τα τελευταία χρόνια το υλικό αυτό μεταμορφώνεται σε πεδίο εφαρμογής λύσεων για κρίσιμες παγκόσμιες προκλήσεις. Πλέον, παρουσιάστηκε και μια νέα εκδοχή σκυροδέματος που έχει τη δυνατότητα να αποθηκεύει ενέργεια.
Ήδη έχουν αναπτυχθεί τύποι σκυροδέματος που αυτοεπιδιορθώνονται, που λειτουργούν ως «δεξαμενές» δέσμευσης άνθρακα ή ακόμη και που συμβάλλουν στην ενίσχυση της αγροτικής παραγωγής. Τώρα, ερευνητές από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) παρουσιάζουν μια ακόμη πιο ριζοσπαστική καινοτομία: σκυρόδεμα που λειτουργεί ως μπαταρία, δηλαδή ως σύστημα αποθήκευσης της ενέργειας που παράγεται από ανανεώσιμες πηγές, επιχειρώντας να αντιμετωπίσει ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στην ευρεία αξιοποίηση των ΑΠΕ.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό PNAS, περιγράφει πώς ένα μείγμα τσιμέντου, νερού, υπέρλεπτου carbon black (αιθάλης) με νανοσωματίδια και ηλεκτρολυτών μπορεί να δημιουργήσει αυτό που οι ερευνητές ονομάζουν ηλεκτραγώγιμο ανθρακούχο σκυρόδεμα ή ec3. Το υλικό αυτό σχηματίζει ένα αγώγιμο νανοδομικό δίκτυο, ικανό να λειτουργήσει σαν μπαταρία.
«Κλειδί για τη βιωσιμότητα του σκυροδέματος είναι η ανάπτυξη πολυλειτουργικών εκδοχών που ενσωματώνουν ιδιότητες όπως αποθήκευση ενέργειας, αυτοΐαση και δέσμευση άνθρακα. Το σκυρόδεμα είναι ήδη το πιο διαδεδομένο δομικό υλικό παγκοσμίως — γιατί να μην αξιοποιήσουμε αυτή την κλίμακα για επιπλέον οφέλη;» σημειώνει ο Άντμιρ Μάσιτς, επικεφαλής συγγραφέας της έρευνας.
Η ιδέα να αποκτήσει το σκυρόδεμα ηλεκτρικές δυνατότητες δεν είναι καινούργια. Το 2023, στο πάρκο Odori στο Σαπόρο της Ιαπωνίας, εγκαταστάθηκαν αυτοθερμαινόμενες πλάκες σκυροδέματος για την αντιμετώπιση των έντονων χιονοπτώσεων. Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές του MIT απεικόνισαν τρισδιάστατα τη νανοδομή του υλικού, ενώ παράλληλα βελτιστοποίησαν τους ηλεκτρολύτες που ενσωματώνονται στο μείγμα.
Διαπίστωσαν ότι η βέλτιστη απόδοση επιτυγχάνεται με την προσθήκη οργανικών ηλεκτρολυτών — συγκεκριμένα αλάτων τεταρτοταγούς αμμωνίου με ακετονιτρίλιο — απευθείας στο νερό ανάμιξης. Έτσι δημιουργούνται παχύτερα ηλεκτρόδια με αυξημένη ικανότητα αποθήκευσης. Σύμφωνα με τους υπολογισμούς τους, ένα κομμάτι ec3 στο μέγεθος ενός ψυγείου θα μπορούσε να αποθηκεύει έως 2 κιλοβατώρες ενέργειας.
Ο Μάσιτς παραπέμπει στην ρωμαϊκή παράδοση: «Οι Ρωμαίοι κατέκτησαν την τέχνη του σκυροδέματος. Μνημεία όπως το Πάνθεον στέκονται ακόμη χωρίς οπλισμό. Αν συνδυάσουμε τη σύγχρονη επιστήμη υλικών με αρχιτεκτονικό όραμα, μπορεί να βρισκόμαστε μπροστά σε μια νέα εποχή πολυλειτουργικών κατασκευών όπως το ec3».
Σε αυτό το πνεύμα, η ερευνητική ομάδα κατασκεύασε μια μικροσκοπική αψίδα για να δοκιμάσει αν η δομική αντοχή και η αποθήκευση ενέργειας μπορούν να συνυπάρχουν. Η κατασκευή λειτούργησε στα 9 βολτ, άντεξε το ίδιο της το βάρος και τροφοδότησε ένα φωτιστικό LED. Ενδιαφέρον εύρημα ήταν ότι το φως τρεμόπαιζε όταν ασκείτο πίεση, στοιχείο που θα μπορούσε να αξιοποιηθεί ως διαγνωστικός δείκτης καταπόνησης σε κτήρια και υποδομές.
Η πιο ελκυστική προοπτική, ωστόσο, αφορά την αποθήκευση πράσινης ενέργειας. Παρά τη ραγδαία αύξηση της παραγωγής από ΑΠΕ, η αποθήκευση παραμένει αδύναμος κρίκος. Η εκτεταμένη χρήση σκυροδέματος σε αστικά κέντρα και προάστια θα μπορούσε να προσφέρει μια νέα, ενσωματωμένη λύση.
«Το πιο συναρπαστικό είναι ότι πήραμε ένα αρχαίο υλικό και αποδείξαμε ότι μπορεί να αποκτήσει μια εντελώς νέα λειτουργία. Συνδυάζοντας τη νανοεπιστήμη με ένα θεμέλιο του πολιτισμού, ανοίγουμε τον δρόμο για υποδομές που δεν απλώς στηρίζουν τη ζωή μας, αλλά την τροφοδοτούν», υπογραμμίζει ο Τζέημς Γουίβερ, συν-συγγραφέας της μελέτης.
Διαβάστε ακόμη
Κάτω από τα $67.000 το Bitcoin – Παραμένει το αρνητικό κλίμα στην αγορά crypto (γράφημα)
Heineken: Μαχαίρι σε έως 6.000 θέσεις εργασίας – Πτώση 1,2% στις πωλήσεις το 2025
Στάνι Κουλεσόφ: Ποιος είναι ο κροίσος των crypto που αγόρασε έπαυλη αξίας 22 δισ. στο Λονδίνο
Για όλες τις υπόλοιπες ειδήσεις της επικαιρότητας μπορείτε να επισκεφτείτε το Πρώτο Θέμα