Xi măng sống đầu tiên trên thế giới: Có thể lưu trữ và cung cấp điện bên trong các tòa nhà

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã tạo ra một loại xi măng "sống", có khả năng lưu trữ và cung cấp điện năng. Vật liệu này không chỉ có thể làm nền móng cho các tòa nhà mà còn có thể "tự hồi sinh" khi được cung cấp dưỡng chất, mở ra một kỷ nguyên mới cho các công trình tự cung cấp năng lượng.

Trong một thế giới ngày càng phụ thuộc vào pin và các nguồn tài nguyên hữu hạn, các nhà khoa học đã tìm kiếm giải pháp từ một vật liệu vô cùng quen thuộc và dồi dào: xi măng. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Aarhus, dẫn đầu bởi nhà nghiên cứu Luo Qi, đã thành công trong việc kết hợp vật liệu xây dựng phổ biến nhất thế giới với vi khuẩn sống để tạo ra một siêu tụ điện.

Khám phá này đã phá vỡ mọi quan niệm cũ, chứng minh rằng xi măng không chỉ là một khối vật chất vô tri vô giác mà còn có thể trở thành một thành phần tích cực trong hệ thống năng lượng của các tòa nhà.

Khi vật liệu xây dựng trở nên sống động

Các nhà khoa học đã thêm một loại vi khuẩn đặc biệt mang tên Shewanella oneida vào xi măng. Loại vi khuẩn này nổi tiếng với khả năng vận chuyển điện tử ra ngoài tế bào. Bằng cách tạo ra một mạng lưới các hạt mang điện bên trong vật liệu, vi khuẩn đã biến xi măng trở thành một hệ thống lưu trữ năng lượng.

Điều đáng kinh ngạc là, loại xi măng này hoạt động hiệu quả hơn nhiều so với các thiết bị lưu trữ năng lượng xi măng truyền thống. Thậm chí, nó vẫn giữ được chức năng ngay cả khi vi khuẩn đã chết, và có thể được "hồi sinh" bằng cách cung cấp một dung dịch dinh dưỡng đặc biệt.

Để đảm bảo hiệu suất lâu dài, các nhà nghiên cứu đã tích hợp một hệ thống vi lưu vào xi măng, liên tục cung cấp protein, vitamin và các yếu tố tăng trưởng để duy trì hoạt động của vi khuẩn. Nhờ phương pháp này, họ có thể khôi phục tới 80% công suất ban đầu của vật liệu. Điều này có nghĩa là các tòa nhà trong tương lai có thể hoạt động bền vững mà không cần phải thay thế pin hay sửa chữa tốn kém.

Loại xi măng "sống" này đã được thử nghiệm trong nhiều điều kiện khắc nghiệt, từ nhiệt độ đóng băng đến nhiệt độ thiêu đốt, và vẫn hoạt động bình thường. Thậm chí, sáu khối xi măng được nối tiếp nhau đã tạo ra đủ điện để thắp sáng một bóng đèn LED. Đây là bằng chứng cho thấy công nghệ này không chỉ khả thi trong phòng thí nghiệm mà còn có tiềm năng ứng dụng thực tế.

Một kỷ nguyên mới cho cơ sở hạ tầng

Khi năng lượng tái tạo ngày càng phổ biến, nhu cầu về các giải pháp lưu trữ năng lượng bền vững và tiết kiệm chi phí cũng tăng theo. Pin hiện tại phụ thuộc vào các nguồn tài nguyên khan hiếm và xuống cấp theo thời gian. Ngược lại, hệ thống xi măng "sống" sử dụng các vật liệu dồi dào, giá rẻ và vi khuẩn tự nhiên, đồng thời có thể lưu trữ năng lượng ở quy mô lớn.

Theo nhà nghiên cứu Luo Qi, công nghệ này có thể được tích hợp trực tiếp vào tường, móng hoặc thậm chí là cầu. Một căn phòng được xây bằng vật liệu này có thể lưu trữ khoảng 10 kilowatt giờ điện, đủ để cung cấp năng lượng cho một máy chủ doanh nghiệp cả ngày.

Trong tương lai, các tòa nhà có thể trở thành pin của chính nó, cầu có thể tự cung cấp năng lượng cho các cảm biến, và tường nhà có thể lưu trữ năng lượng mặt trời thu được hàng ngày.

Khám phá này, được công bố trên tạp chí Cell Reports: Physical Science , báo hiệu một tương lai nơi các nhà xây dựng không chỉ đổ xi măng mà còn có thể "đổ pin". Nó mở ra một kỷ nguyên mới của cơ sở hạ tầng thông minh và bền vững, nơi các công trình không chỉ cung cấp nơi trú ẩn mà còn đóng vai trò tích cực trong việc cung cấp và lưu trữ năng lượng.