La tua prossima casa potrebbe essere alimentata da fondazioni di supercondensatori in cemento, dicono i ricercatori

Feb 04, 2024

I ricercatori del Massachusetts Institute of Technology (MIT) e dell’Università di Harvard hanno escogitato un nuovo approccio allo stoccaggio in massa di energia rinnovabile: trasformare cemento e carbonio in supercondensatori, al posto di batterie agli ioni di litio e ai polimeri di litio, problematiche dal punto di vista ambientale.

"Il materiale [utilizzato] è affascinante", afferma il co-autore Admir Masic, professore al MIT, del progetto del team, "perché hai il materiale artificiale più utilizzato al mondo, il cemento, che è combinato con il carbonio nero, questo è un materiale storico ben noto: i Rotoli del Mar Morto furono scritti con esso. Ci sono questi materiali vecchi di almeno due millenni che quando li combini in un modo specifico ottieni un nanocomposito conduttivo, e questo è quando le cose si fanno davvero interessanti."

Per "interessante" Masic intende "funzionale": ciò che il team ha creato, attraverso una combinazione di cemento, nerofumo e acqua, è un materiale che funge da supercondensatore per l'immagazzinamento di energia elettrica. Producibile su larga scala e a basso costo, il materiale potrebbe sostituire il cemento semplice in una serie di progetti edilizi, ad esempio essere utilizzato per le fondamenta di una casa e fornire spazio di archiviazione sufficiente per il consumo di energia di un'intera giornata secondo il modello stime della squadra

I supercondensatori di cemento sono sorprendentemente facili da produrre: una miscela di cemento, acqua e fino al 10% di nerofumo viene miscelata e polimerizzata, formando una rete di materiale conduttivo all'interno del blocco solido. Immergerlo nel cloruro di potassio fornisce l'elettrolita necessario per trasformare il blocco in un elettrodo; due di questi elettrodi separati dall'aria o da un altro isolante li trasformano in un supercondensatore funzionante.

"Si può passare da elettrodi spessi 1 millimetro a elettrodi spessi 1 metro", osserva l'autore co-corrispondente Franz-Josef Ulm, professore del MIT, "e così facendo in pratica è possibile aumentare la capacità di accumulo di energia dall'illuminazione a un LED per pochi secondi, per alimentare un'intera casa."

Durante i test, il team è stato in grado di produrre supercondensatori compatti in cemento di 1 cm di diametro e 1 mm di spessore (rispettivamente circa 0,4" e 0,04") che potrebbero essere caricati fino a 1 V e utilizzati in serie per pilotare un LED da 3 V. Il passo successivo: portare la tecnologia alle dimensioni di una batteria per auto, quindi a una variante su scala domestica che misura 45 metri cubi (circa 45 metri cubi) in grado di immagazzinare 10 kilowattora (kWh) di energia.

Il team ha anche proposto il calcestruzzo per l’uso nelle strade, immagazzinando energia dai pannelli solari lungo la strada ed emettendola tramite sistemi di alimentazione wireless per caricare automaticamente i veicoli elettrici mentre viaggiano. È anche possibile utilizzare il materiale per il riscaldamento: applicando elettricità alla miscela di carbonio-cemento si riscalda.

Il lavoro del team è stato pubblicato negli Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze (PNAS), in condizioni di accesso aperto; non è stato previsto alcun programma per la commercializzazione.