Construcción de edificio con hormigón
El hormigón que cambiará la construcción: funciona como una batería gigante para almacenar energía
Un grupo de científicos logra convertir hormigón en un supercondensador sin que la resistencia del material quede comprometida.
9 agosto, 2023 02:04El hormigón continúa en plena forma para los científicos de todo el mundo, también para los de España. El material de construcción por excelencia es un constante foco de innovaciones tecnológicas que descubren nuevas propiedades al cambiar algunos de sus componentes o combinarlo con otros que nada tienen que ver con la receta original. En este último escenario, un grupo de investigadores ha logrado mezclar el cemento y un compuesto proveniente del carbón para obtener un sistema de almacenamiento de energía.
El estudio se acaba de publicar en la revista científica Proceedings od the National Academy of Sciences y en él han trabajado un equipo de ingenieros del MIT y del Instituto Wyss. El descubrimiento consiste en mezclar adecuadamente los dos materiales en agua con electrolitos, creando un supercondensador potente y a bajo coste capaz de guardar energía.
"El alcance y el ritmo de la transición de nuestra actual economía basada en combustibles fósiles a una basada en energía renovables dependerá en gran medida de la disponibilidad de soluciones de almacenamiento de energía a gran escala", explican los investigadores en el paper. En el estudio desvelan "una de esas tecnologías candidatas, utilizando precursores químicos que son económicos, abundantes y ampliamente disponibles": agua, cemento y carbón.
Hormigón como pila
De una forma similar a las baterías tradicionales, los supercondensadores también son capaces de almacenar energía. El esquema electrónico es muy diferente, empleando en este último caso un par de placas conductoras sumergidas en una solución electrolítica y entre las que se coloca una membrana.
Una vez se carga de energía, esta membrana actúa de barrera pare evitar que los iones viajen entre las placas —una positiva y la otra negativa—. Esa es la manera en la que consiguen almacenar la carga para su uso posterior, tal y como indican en una nota de prensa del MIT.
Hormigón al carbono dando energía a un LED
Una vez se combinan todos los ingredientes, los investigadores esperan a que se cure la mezcla durante un tiempo establecido. En ese transcurso, el agua crea diminutas aberturas que posteriormente se rellenan con el carbono para crear una red interna de cableado.
Se extraen dos placas de este material, se colocan una encima de la otra y se separan con una capa de aislante. Y de esta forma se convierte el hormigón en un nuevo supercondensador.
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La cantidad de energía que puede almacenar un condensador depende del área de superficie total de sus placas conductoras, según explican los científicos en un comunicado. La innovación principal de los nuevos supercondensadores desarrollados por este equipo proviene de un método de producción de un material a base de cemento con "un área de superficie interna extremadamente grande debido a una red densa e interconectada de material conductor dentro de su volumen". En este caso, ese material es el carbón.
El equipo calculó que un bloque de este hormigón de 45 metros cúbicos tendría la capacidad suficiente para almacenar unos 10 kWh de energía. Una cantidad que es considerada como la suficiente como para alimentar un hogar promedio. "Dado que el hormigón conservaría su resistencia, una casa con cimientos hechos con el material podría almacenar la energía generada durante un día por paneles solares o aerogeneradores". El objetivo es permitir el uso cuando sea necesario.
Museo del Hormigón de Doñinos
"Tienes estos materiales de al menos dos milenios de antigüedad que, cuando los combinas de una manera específica, obtienes un nanocompuesto conductor", ha declarado Admir Masic, coautor de la investigación. "Y ahí es cuando las cosas se ponen realmente interesantes".
Aplicaciones
Este nuevo material abre todo un mundo de aplicaciones. Allá donde se requiera la presencia del hormigón, puede convertirse en una pila de gran tamaño. Añadiendo más carbón, según explican, el supercondensador resultante puede almacenar más energía, pero el hormigón es un poco más débil. Lejos de ser una desventaja, este hecho tiene algunas aplicaciones claves, en lugares donde el propio hormigón no tenga un papel estructural o donde no se requiera toda la capacidad resistiva.
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"Otra aplicación potencial es la construcción de carreteras con el hormigón que podrían almacenar energía producida por paneles solares a lo largo de la vía y luego entregarla a los vehículos eléctricos que viajan por ella". Sería una manera de emplear la misma tecnología de carga inalámbrica que actualmente está presente en los teléfonos móviles y que ya se ha probado en algunos proyectos.
Según explican, los usos iniciales más inmediatos podrían ser para casas, edificios aislados o refugios lejos de la red eléctrica convencional. Estos podrían ser alimentados por paneles solares conectados a los supercondensadores de hormigón. Pero lo mejor es que se trata de una tecnología muy escalable.
Construcción edificio con hormigón
"Puedes pasar de electrodos de 1 milímetro de espesor a otros de 1 metro, y al hacerlo básicamente puedes escalar la capacidad de almacenamiento de energía. Desde encender un LED durante unos segundos hasta alimentar a toda una casa", declara Franz-Josef Ulm, profesor del MIT.
Dependiendo de las propiedades deseadas para cada aplicación, el sistema podría configurarse prácticamente a la carta ajustando la mezcla. Para una carretera de carga de vehículos, se necesitarían tasas de carga y descarga muy rápidas, mientras que para alimentar una casa "tienes todo el día para cargarla", por lo que se podría usar un material con esta propiedad.
