Oamenii de știință au creat „cimentul viu”: „Am combinat structura cu funcția”

O echipă de cercetători de la Universitatea Aarhus (Danemarca) și Universitatea Jiaotong din Chongqing (China) a reușit să încorporeze bacteria Shewanella oneidensis în ciment întărit, creând ceea ce ei numesc un „hibrid microbian-ciment”.

Acest material viu nu doar susține structuri, ci poate funcționa și ca un sistem de stocare reîncărcabilă a energiei. Descoperirea sugerează un viitor în care materialele care alcătuiesc orașele ar putea contribui la alimentarea lor energetică.

• Razele cosmice au transformat nisipul antic într-o mașină a timpului
• A început construcția celui mai mare telescop din lume care va cartografia rețeaua cosmică

„Am combinat structura cu funcția”, a declarat Qi Luo, cercetător principal. „Rezultatul este un nou tip de material care poate atât să suporte greutăți, cât și să stocheze energie – și care își poate recăpăta performanța atunci când primește nutrienți.”

Cimentul viu a fost realizat prin adăugarea de sulfat de sodiu (electrolit hrănitor pentru bacterii) în ciment, apoi adăugarea bacteriilor diluate în apă deionizată sterilă. Amestecul a fost turnat în forme și lăsat la întărit la temperatura camerei timp de 24 de ore.

S. oneidensis este un microorganism electroactiv, capabil să transfere electroni ca un conductor biologic. Amestecate cu ciment, bacteriile creează un sistem interconectat care gestionează sarcinile electrice.

Un nou tip de material

Cimentul viu atinge o densitate energetică de 178,7 Wh/kg. Pentru comparație, un bec LED folosește 4–18 W. Așadar, un kilogram din acest nou ciment poate alimenta până la 44 de becuri LED.

După 10.000 de cicluri de utilizare, cimentul și-a păstrat 85% din capacitate, demonstrând potențialul pentru utilizare pe termen lung. Totuși, fiindcă bacteriile sunt vii, ele pot muri.

Cercetătorii au folosit canale microscopice în ciment pentru a furniza nutrienți și au reușit să reactiveze bacteriile, recăpătând 80% din capacitatea inițială. Spre deosebire de bateriile convenționale, acest proces este regenerabil, nu folosește metale grele toxice și e mai prietenos cu mediul.

Cimentul viu a rămas funcțional într-o gamă largă de condiții. Testele au arătat că stocarea energiei continuă atât la temperaturi sub zero (-15°C), cât și la temperaturi obișnuite de cameră (20–33°C). Această rezistență îl face atractiv pentru aplicații reale – de la climate reci până la centre urbane.

Un sistem de stocare reîncărcabilă a energiei

„Nu este doar un experiment de laborator”, a spus Qi Luo. „Ne imaginăm această tehnologie integrată în clădiri reale – în pereți, fundații sau poduri – unde ar putea sprijini surse regenerabile precum panourile solare, oferind stocare locală de energie.”

Deși promițător, conceptul este departe de a fi aplicat pe șantiere. Alcalinitatea naturală a cimentului reprezintă un obstacol pentru supraviețuirea microbilor, iar performanța microorganismelor electroactive depinde mult de condițiile de mediu. În timp, acestea pot slăbi sau își pot pierde funcționalitatea, scrie IFLScience.

Cercetătorii sugerează soluții precum dezvoltarea unor tulpini microbiene mai rezistente și modificarea porozității cimentului pentru o mai bună circulație a nutrienților.

Vă mai recomandăm să citiți și:

Betonul fără ciment ar putea reduce emisiile de carbon din industria construcțiilor

Oamenii de știință au creat un ciment ecologic din alge

Companiile de construcții căută un înlocuitor pentru ciment

Cimentul “verde” – solutia impotriva incalzirii globale