Gracias a una mezcla especial de cemento con micro-fibras de carbono y una malla revestida con hierro, investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers fabricaron baterías de hormigón que pueden recargarse, lo que abre un abanico de oportunidades tanto para la construcción de infraestructura sostenible, como también, la posibilidad de almacenar grandes cantidades de energía sin incurrir en costosos equipos.
La demanda por energías renovables y materiales constructivos sostenibles se hace cada vez más urgente, en especial, para mitigar los efectos del Cambio Climático. Y si bien se avanza en la materia, el uso de, por ejemplo, este tipo de fuentes energéticas (las llamadas energías verdes) presenta dos inconvenientes: el primero, su almacenamiento y, segundo, sus límites respecto a cuántas veces se puede utilizar este tipo de energías.
Y si bien el cemento y el hormigón parecen ser materiales que se alejan de ambas premisas, para un grupo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, estos elementos son la clave para conseguir, primero, acopiar energías renovables en grandes volúmenes y segundo, conseguir que el hormigón -el segundo material más utilizado por el hombre después del agua- permita la construcción de infraestructura sostenible.
El equipo, liderado por el profesor Luping Tang y al que la Doctora Emma Zhang se unió hace varios años para investigar sobre los materiales constructivos del futuro, desarrolló un innovador concepto: una batería recargable en base a cemento. Esta sería la primera en su tipo y los resultados del trabajo ya se pueden ver en la revista científica Buildings.
Fabricando un nuevo tipo de batería de hormigón
¿De qué se trata este innovador elemento? Pues bien, el concepto involucra, primero, una mezcla de cemento con pequeñas cantidades de fibras de carbono cortas agregadas a la mezcla, para aumentar tanto la conductividad del material como su resistencia a la flexión. Luego, embebida en la mezcla hay una malla de fibra de carbono y recubierta con metal (hierro) para el ánodo, y níquel para el cátodo. Así, se creó esta batería de hormigón.
“Los resultados de las investigaciones anteriores relacionadas con baterías de hormigón mostraron un muy bajo desempeño, así es que nos dimos cuenta que teníamos que ser más audaces y buscar otra manera de producir los electrodos. Esta idea particular que hemos desarrollado -que además es recargable- nunca ha sido explorada antes. Ahora, tenemos prueba a escala de laboratorio de este concepto”, explicó la Doctora Zhang.
La investigación, liderada por Zhang y Tang, produjo una batería recargable a base de cemento con una densidad de energía promedio de 7 watt-hora por metro cuadrado (algo así como 0,8 watt-hora por litro). La densidad de energía se usa para expresar la capacidad de la batería y, según los investigadores, una estimación moderada es que el desempeño de este innovador desarrollo podría ser diez veces más de lo que se ha conocido, hasta ahora, en relación a otras baterías fabricadas con hormigón.
Sin embargo, la densidad de energía de este producto sigue siendo baja en comparación a baterías comerciales, aunque esta limitación, dijeron, podría sobrepasarse gracias al enorme volumen en el que este tipo de batería podría construirse, por ejemplo, para utilizarse en edificios.
¿Cuáles son las posibilidades de la nueva batería?
Para los investigadores, el hecho de que se puedan construir estructuras o edificaciones con este desarrollo podría ser, por lo bajo, revolucionario, ya que, al permitir el almacenamiento de grandes volúmenes de energía, ofrecería una solución alternativa a la crisis energética. Con esto, el hormigón se transformaría en un material para construcciones sostenibles y eficientes en materia energética.
“Tenemos una visión que, en el futuro, esta tecnología permitirá la construcción de secciones completas de edificaciones varios pisos. Considerando que cualquier superficie de hormigón podría tener una capa incrustada de este electrodo, hablamos entonces de enormes volúmenes de este tipo de hormigón”, comentó Emma Zhang.
En ese sentido, agregó que el que la batería sea recargable es, sin duda, el principal aporte de esta nueva tecnología pero no el único, ya que también podría utilizarse para monitoreo. En efecto, los investigadores creen que la nueva batería podría ser útil tanto para energizar pantallas tipo LED, proveer conexiones 4G en zonas remotas o bridar protección catódica contra la corrosión a infraestructura de hormigón.
“También podría unirse a paneles solares, por ejemplo”, dijo la Doctora Zhang. “Así, brindaría energía eléctrica y se transformaría en la fuente energética para sistemas de monitoreo en autopistas o puentes, donde los sensores, que operarían con una de nuestras baterías de hormigón, podrían detectar fisuramiento o corrosión de la estructura”.
Si bien el desarrollo de este tipo de batería aún está en fase experimental -falta determinar, por ejemplo, si la batería de hormigón tendrá la longevidad del material- el equipo liderado por Emma Zhang y Luping Tang no duda de las potencialidades de esta nueva batería de hormigón. “Estamos convencidos que este desarrollo es una gran contribución que permitirá a los futuros materiales constructivos tener funciones adicionales, por ejemplo, el de ser fuentes de energía renovable”, sentenció el profesor Tang.
