O concreto é um dos símbolos da era industrial. Agora, ele está sendo "redefinido" pelo Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) como uma nova fonte de energia.
1 m³ de concreto pode armazenar 2 kWh de eletricidade, o suficiente para abastecer uma geladeira por 24 horas. Essa conquista abre a perspectiva de edifícios futuros que podem produzir, armazenar e fornecer sua própria eletricidade.
De materiais de construção a dispositivos de armazenamento de energia
O concreto é um material associado a todas as construções, desde casas e pontes até edifícios altos.
A equipe do MIT está transformando-o em um "dispositivo de energia". O novo concreto, chamado ec3, sigla para concreto de carbono condutor de elétrons, é feito de cimento, água e negro de fumo, um material altamente condutor.
Ao contrário do concreto convencional, o ec3 pode atuar como um supercapacitor. Uma vez misturado, moldado e curado, o bloco de concreto é imerso em uma solução eletrolítica que permite que íons carregados permeiem a rede de carbono.
O novo tipo de concreto é chamado ec3, sigla para concreto de carbono condutor de elétrons (Foto: MIT).
Dois eletrodos ec3 separados por uma fina camada isolante criarão uma estrutura capaz de armazenar eletricidade.
Após dois anos de otimização, a equipe de pesquisa aumentou a capacidade de armazenamento do ec3 em quase 10 vezes em comparação com a primeira versão anunciada em 2023. 1 m3 do material agora pode armazenar mais de 2 kWh, o suficiente para abastecer uma geladeira por um dia inteiro.
Decodificando a nanoestrutura chave para aumentar a capacidade de armazenamento
Para alcançar esse resultado, cientistas do MIT usaram uma técnica de microscopia chamada tomografia FIB SEM, que permite a observação de redes de nanocarbono dentro do concreto em resolução tridimensional extremamente alta.
Isso lhes deu uma melhor compreensão de como as partículas de negro de fumo se ligam ao cimento e formam um sistema condutor. Quando refinado em nanoescala, a área de superfície aumenta, permitindo que o material retenha mais carga.
A equipe também testou diferentes soluções eletrolíticas. A combinação de um sal de amônio quaternário e o solvente condutor acetonitrila criou um ambiente eletroquímico estável, resultando em um aumento significativo na densidade energética.
Eletrodos mais espessos são adicionados para ampliar a capacidade de armazenamento sem pós-processamento.
Estima-se que a densidade energética do ec3 esteja atualmente em torno de 200 Wh/ m³ , muito superior à dos materiais de construção convencionais. Com essa eficiência, apenas alguns blocos de paredes de ec3 em um apartamento são suficientes para armazenar eletricidade para uma vida de curto prazo.
Quando o concreto pode sentir e reagir
Além de armazenar eletricidade, o ec3 também pode "sentir" e reagir ao ambiente. Em um experimento, cientistas construíram um pequeno modelo de cúpula com ec3, eletricidade suficiente para acender um LED de 9 V.
Além de armazenar eletricidade, o ec3 também pode "sentir" e reagir ao ambiente (Foto: MIT).
Quando aplicavam uma carga, a saída de luz variava com a força aplicada, indicando que a voltagem flutuava de acordo.
O Dr. Admir Masic, codiretor do centro de pesquisa ec3, afirmou que, se uma cúpula ec3 em escala real for atingida por ventos fortes ou cargas incomuns, sua potência de saída oscilará. Esse sinal pode ser usado para monitorar a saúde da estrutura em tempo real.
Essa tecnologia abre a perspectiva de edifícios que podem se auto-avisar quando racham, vibram ou estão sobrecarregados. Cada estrutura não será apenas um bloco estático de concreto, mas um sistema de material "inteligente" que pode reagir ao ambiente.
Passos em frente para energia limpa e infraestrutura sustentável
A chegada do ec3 ocorre em um momento em que o mundo precisa urgentemente de soluções de armazenamento de energia renovável. As baterias de íons de lítio são altamente eficientes, mas são caras, difíceis de reciclar e dependem de metais raros.
Enquanto isso, o concreto é barato, durável, amplamente disponível e pode ser produzido em massa sem causar um grande impacto no meio ambiente.
O MIT espera que o ec3 possa ser integrado em fundações de casas, paredes, calçadas ou leitos de estradas para armazenar eletricidade de painéis solares e turbinas eólicas.
Quando há excesso de energia, o sistema a armazena e a libera quando a demanda é alta. No Japão, a tecnologia foi testada para aquecer calçadas em Sapporo para ajudar a derreter o gelo no inverno.
Se comercializado, o ec3 poderá transformar toda a infraestrutura urbana em uma rede de baterias distribuída, contribuindo para estabilizar a rede nacional e reduzir a dependência de energia fóssil.
O MIT admite que o ec3 ainda não se compara às baterias comerciais em termos de densidade de energia, mas abre as portas para um futuro em que o concreto não será apenas um material de suporte de carga, mas também parte do sistema de energia.
Fonte: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/chung-cu-co-the-la-khoi-pin-khong-lo-trong-tuong-lai-20251014080130790.htm
Comentário (0)