A cementtel épült falak nemcsak megtarthatják a házat, hanem energiát is tárolhatnak. Erre a célra fejlesztették ki a baktériumokkal dúsított cementet.
Egyelőre nehéz elképzelni egy olyan házat, ami nem csak fedelet és otthont nyújt, hanem – az élő cement segítségével – önmagában alkalmas a villamosenergia tárolására. Az Aarhusi Egyetem kutatócsoportja ezt is megoldotta: energiatermelő baktériumokat adagolt az építőanyaghoz.
Az így létrejött biohibrid szuperkondenzátor magas teljesítményt mutat, és idővel képes a regenerálódásra is.
„Összekapcsoltuk a szerkezetet a funkcióval. Az eredmény egy újfajta cement, amely egyszerre képes teherbírásra és energiatárolásra, illetve újratölthető is, ha tápanyaghoz jut” – magyarázta a kutatást vezető Qi Luo.
A dán egyetem posztdoktori kutatást végző hallgatója és több szerzőtársa a Cell Reports Physical Science folyóiratban közölte az eddigi eredményeket. A tanulmány szerint Shewanella oneidensis baktériumot adtak a cementhez, azzal a céllal, hogy elektronokat továbbítson a külső felületekhez.
A kísérletek során rájöttek, hogy a baktériumok töltéshordozó-hálózatot hoznak létre cementmátrixban, amely ebben a formában képes az energia tárolására és leadására. A teljesítmény már most jobb volt, mint a korábbi cementalapú rendszereké – állítják a kutatók.
Kimutatták továbbá, hogy az anyag akkor is működőképes marad, ha a mikrobák elpusztulnak, mert tápanyag segítségével „újra lehetett éleszteni” a rendszert.
A mikrobiális aktivitás a tápanyaghiány vagy a környezeti stressz miatt csökkenhet, ezért a tudósok olyan hálózatot építettek a cementbe, amely tápoldatot szállít a baktériumokhoz. Az oldat fehérjéket, vitaminokat, sókat és növekedési faktorokat tartalmazott.
A forradalmi megoldás életben tartotta a baktériumokat, vagy újra működésbe hozta a rendszert, és a módszerrel vissza tudták nyerni az eredeti energiatároló kapacitás akár 80 százalékát.
Ha mindez nem lenne elég, a cement fagypontra hűtve és magas hőmérsékleten is megőrizte az energiatároló képességét. A próba során pedig kiderül, hogy hat cementtéglát sorba kötve elegendő villamosenergiához jutottak egy LED-lámpa üzemeltetéséhez.
„Ez nemcsak egy laboratóriumi kísérlet. Úgy képzeljük, hogy a technológiát valódi épületekbe, falakba, alapokba vagy hidakba integráljuk, hogy kiegészítse a megújuló energiaforrásokat, például a napelemeket, és helyi energiatárolási lehetőséget biztosítson – mondja Qi Luo.
Képzelj el egy szobát, amelyet baktériumokkal dúsított cementből építettek! A falak, még szerény, öt wattóra/kilogramm energiasűrűség mellett is körülbelül 10 kilowattórát tárolnának, ami elegendő ahhoz, hogy egy teljes napig működtessenek egy átlagos vállalati szervert.”
A kutatócsoportnak meggyőződése, hogy a világ sikeresen átáll a megújuló energiaforrásokra, ezért szükség van fenntartható energiatárolásra. A hagyományos akkumulátorok ritka és drága anyagokra, például lítiumra és kobaltra épülnek, és idővel elhasználódnak.
Az új cementalapú anyag viszont olcsó és bőséges összetevőkből készült, és ipari méretben is előállítható, miközben a baktériumok természetes és környezetbarát energiaforrást jelentenek.
A kutatás még a koncepció igazolásának szakaszában jár, de az eredmények új fejezetet nyitnak, és közelebb csalogatják az élő és energiatároló, kvázi akkumulátorként működő hidak, falak, építmények vagy infrastruktúrák korát.
A címlapkép illusztráció. Fotó: Freepik
A Paksi Atomerőmű üzemben tartása érdekében végzett munkálatokról számolt be a miniszterelnök.