Un trabajador alisando hormigón en una obra

Un trabajador alisando hormigón en una obra Freepik Omicrono

Tecnología

El cemento vivo que almacena energía y puede regenerarse por sí mismo: recupera hasta el 80% de sus propiedades originales

Una bacteria dota de vida este elemento de construcción muerto para concederle la capacidad de almacenar energía largos periodos de tiempo.

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El hormigón es el pilar en el que se sustenta todo el sector de la construcción. Esta pasta gris aún sigue ofreciendo las mejores condiciones de resistencia y durabilidad frente a otros materiales de construcción. Sin embargo, hace tiempo que la comunidad científica persigue dotar a este popular elemento de nuevas funciones más allá de soportar el peso de los edificios. Por ejemplo, almacenar energía.

A medida que el mundo apuesta por reemplazar el uso de combustibles fósiles por fuentes de energía renovables, crece la necesidad de sistemas de almacenamiento energético escalables, asequibles y sostenibles. La principal opción son las baterías convencionales, pero se basan en materiales raros y costosos, como el litio y el cobalto, y se degradan con el tiempo.

¿Y si fuera el propio edificio el que guardara la electricidad que generan las placas solares de su tejado? Esta es la solución que diferentes investigaciones están estudiando, como un equipo de la Universidad de Aarhus en Dinamarca que ha presentado un cemento vivo que soporta peso, almacena energía y se recupera alimentado con proteínas.

Una mezcla de hormigón en una obra

Una mezcla de hormigón en una obra Freepik Omicrono

El cemento creado por el equipo se puede describir como un supercondensador capaz de almacenar electricidad y el estudio con los resultados de este experimento se ha publicado en la revista científica Cell Press.

Un cemento vivo

El cemento, el material de construcción más popular, se fabrica principalmente a partir de la mezcla de piedra caliza y arcilla. Estos componentes se calcinan y se muelen, posteriormente se añade yeso y otros componentes en menor medida.

Tradicionalmente se ha considerado un elemento sin vida, pero también se ha usado siempre con el único propósito de formar construcciones que aguanten grandes cantidades de tiempo a lo largo de los años. Su composición, a la par que su uso, están evolucionando.

Frente a este proceso convencional y las baterías, el nuevo material a base de cemento se fabrica con componentes abundantes y económicos, y puede producirse a gran escala. Las bacterias utilizadas son de origen natural y respetuosas con el medio ambiente.

La solución encontrada por el equipo danés es dotar de vida a la mezcla, añadiendo una bacteria capaz de transferir electricidad. En concreto, la bacteria elegida es Shewanella oneidensis, una bacteria conocida por su capacidad de transferir electrones a superficies externas mediante la llamada transferencia electrónica extracelular.

Operarios utilizando hormigón en una obra

Operarios utilizando hormigón en una obra Pexels Omicrono

Los investigadores aseguran que, incluso en esta etapa inicial de investigación y desarrollo del nuevo cemento, el material ya muestra un rendimiento muy superior al de los sistemas tradicionales de almacenamiento de energía basados ​​en cemento, lo que sugiere un prometedor potencial para el desarrollo futuro.

Al conectar seis bloques de cemento en serie, produjeron suficiente energía para alimentar una luz LED. “Prevemos que esta tecnología se integre en edificios reales, en muros, cimientos o puentes, donde pueda soportar fuentes de energía renovables como paneles solares, proporcionando almacenamiento local de energía", explica Qi Luo, investigador principal del proyecto.

"Imaginen una habitación normal construida con cemento infusionado con bacterias: incluso con una densidad energética modesta de 5 Wh/kg, las paredes por sí solas podrían almacenar unos 10 kWh, suficiente para mantener un servidor empresarial estándar funcionando durante todo un día”, añade el investigador.

Como el pan de masa madre

Este no es el único logro del proyecto, la vida de la mezcla tiene una fecha de caducidad, la actividad microbiana se desvanece gradualmente, debido al agotamiento de nutrientes o al estrés ambiental, pero se puede regenerar para que el edificio siga almacenando energía eternamente.

Los investigadores explican que el cemento sigue funcionando, incluso después de que las bacterias mueran. Es posible revivir esa comunidad microbiana y recuperar el rendimiento del cemento vivo alimentándolo con nutrientes.

Bacteria Shewanella oneidensis en cemento

Bacteria Shewanella oneidensis en cemento Universidad de Aarhus Omicrono

Quienes hayan cocinado con levadura de masa madre sabrá que ese compuesto vivo necesita ser alimentado para sobrevivir incluso años en un bote y poder seguir sirviendo en la preparación de estos panes.

Es posible que el lector se pregunte, cómo es posible alimentar un muro de cemento. El equipo de investigadores integró un sistema de microfluidos en cemento. De esta manera es posible proporcionar proteínas, vitaminas, sales y factores de crecimiento para mantener vivas las bacterias o revitalizarlas.

Unos bloques de cemento.

Unos bloques de cemento. Roman Mykhalchuk/iStock Omicrono

El proceso consigue recuperar la capacidad y rendimiento del concreto hasta un 80%. La solución se presenta como una alternativa más sencilla que realizar costosas reparaciones a sistemas de baterías en los edificios. El componente se probó en condiciones extremas tanto en entornos muy fríos como a altas temperaturas.

El equipo afirma que las construcciones con este nuevo cemento podrían convertirse en edificios que reemplacen a los sistemas de baterías y que no necesitarán reparaciones costosas.

Otros proyectos

Los daneses no son los únicos interesados en convertir los edificios en enormes baterías eléctricas. Desde la Universidad del Sureste de China presentaron este mismo año un cemento compuesto de hidrogel que es totalmente capaz de generar y almacenar electricidad a partir del calor.

La clave de este innovador material de construcción está en su diseño, ya que imita la estructura de los tallos de las plantas, que presentan capas organizadas que facilitan el transporte de fluidos y nutrientes. Un sistema que han replicado para presentar un compuesto con capas alternas de cemento e hidrogel de alcohol polivinílico (PVA, por sus siglas en inglés) con el que han conseguido resolver la baja movilidad iónica, que es uno de los problemas críticos del cemento tradicional.