Výskumníci predstavili jedinečný „živý cement“, ktorý pomocou baktérií dokáže ukladať elektrickú energiu
Nový materiál má potenciál zmeniť celý stavebný odbor.
Výskumníci predstavujú nový typ “živého cementu”, ktorý dokáže v sebe ukladať elektrinu.
Ako vysvetľuje portál Techxplore, môžeme si pod týmto materiálom predstaviť dom, ktorý neposkytuje len prístrešie, no zároveň slúži ako veľká batéria, do ktorej vieme ukladať elektrinu. Hoci to znie ako sci-fi, nový výskum predstavuje materiál, ktorý môže túto predstavu priniesť bližšie k realite.
Za výskumom stoja vedci z Aarhus University, ktorí demonštrovali, ako môžeme najpoužívanejší stavebný materiál na svete pretvoriť na živé energetické zariadenie. Do bežného cementu výskumníci vložili baktérie produkujúce energiu. V podstate sa im podarilo vytvoriť biohybridný superkondenzátor, ktorý má prekvapivo vysoký výkon a nečakanú schopnosť regenerovať sa časom.
“Spojili sme štruktúru s funkciou. Výsledok je nový druh stavebného materiálu, ktorý unesie váhu a dokáže ukladať elektrinu. Ďalšou obrovskou výhodou je, že ak tomuto materiálu dodáme živiny, dokáže opätovne získať svoju silu a výkon,” hovorí Qu Luo, vedúci novej štúdie.
Živý betón dokáže ukladať energiu
Betón sa roky považuje za neživý materiál, no výskumníci sú odhodlaní túto predstavu zmeniť. Do cementu vložili baktériu Shewanella oneidensis, ktorá je známa svojou schopnosťou presúvať elektróny k externým povrchom cez proces, ktorý nazývame extracelulárny prenos elektrónov.
Keď baktériu vedci umiestnia do cementu, tá následne vytvára sieť prenášačov náboja. Táto sieť dokáže ukladať a uvoľňovať elektrickú energiu. Živý betón sa síce nachádza len vo svojich prvých vývojových fázach, no už teraz ukazuje výkon, ktorý prekonáva všetko, čo sa podarilo dosiahnuť podobným štúdiám. Autori sú teda presvedčení, že by sa tento typ betónu mohol stať hlavným stavebným materiálom budúcnosti.
Neprehliadni
“Prekvapilo nás, že materiál funguje aj po tom, ako mikróby odumrú. Zároveň ho dokážeme priniesť späť k životu, keď mu podáme živiny,” hovoria výskumníci.
Pretože mikrobiálna aktivita postupne slabne v dôsledku vyčerpania živín alebo environmentálneho stresu, vedci navrhli integrovanú mikrofluidnú sieť v rámci cementu, ktorá dokáže dodávať živný roztok obsahujúci bielkoviny, vitamíny, soli a rastové faktory, aby udržali baktérie nažive alebo “znovu prebudili“ systém.
Pomocou tejto metódy dokázali obnoviť až 80 % pôvodnej energetickej kapacity. V praxi to otvára dvere k obnoviteľným energetickým materiálom, ktoré si časom udržia svoju funkciu bez potreby výmeny batérií alebo nákladných opráv. Výskumníci tiež otestovali materiál v náročných podmienkach. Aj pri teplotách pod bodom mrazu a pri zvýšenej teplote si cement udržal svoju schopnosť uchovávať a uvoľňovať elektrinu. Výskumníci v praktickom experimente zapojili šesť cementových blokov do siete. Spolu dokázali poskytnúť dostatok energie na napájanie LED svetla.
Na ceste k uplatneniu v reálnom svete
Autori vysvetľujú, že toto nie je len laboratórny experiment. Majú jasnú víziu, ako postupne materiál vylepšiť a následne implementovať do reálnych budov, napríklad do stien alebo základov. Napríklad celá miestnosť postavená z tohto materiálu by dokázala uložiť približne 10 kW/h energie. To stačí na to, aby mohol jeden typický server fungovať celý deň.
Keďže sa svet pokúša prejsť na obnoviteľné zdroje energie, rastie potreba škálovateľných, cenovo dostupných a udržateľných úložísk energie. Bežné batérie sa spoliehajú na vzácne a drahé materiály ako lítium a kobalt, a navyše sa časom degradujú.
Na druhej strane, nový materiál na báze cementu je vyrobený z dostupných a lacných zložiek a môže byť vyrábaný vo veľkom meradle. Použité baktérie sa vyskytujú prirodzene a sú šetrné k životnému prostrediu. Nový živý cement sa nachádza vo fáze konceptu, no už teraz predstavuje technológiu, ktorá by mohla otvoriť novú kapitolu v oblasti stavebných technológií. Výskumníci veria, že sa im podarí živý betón vyvinúť do prakticky aplikovateľného materiálu, no ešte chvíľu to potrvá. V budúcnosti by sme ale mohli bývať v domoch, ktoré vedia uložiť elektrinu, napríklad získanú solárnymi panelmi.
