Um avanço significativo no desenvolvimento do concreto condutor de elétrons, conhecido como ec³ (electron-conducting carbon concrete), foi anunciado por pesquisadores do MIT, que aumentaram em dez vezes a capacidade de armazenamento de energia desse material inovador.
Concreto que armazena energia
O ec³ é composto por cimento, água, carbono negro ultrafino em escala nanométrica e eletrólitos, formando uma rede nanométrica condutora dentro do concreto. Essa estrutura permite que paredes, calçadas e pontes armazenem e liberem energia elétrica, funcionando como supercapacitores embutidos nas próprias construções.
Em 2023, para suprir as necessidades diárias de energia de uma residência média, seriam necessários cerca de 45 metros cúbicos de ec³, equivalente ao volume de um porão típico. Com as melhorias recentes, essa quantidade foi reduzida para aproximadamente 5 metros cúbicos, equivalente ao volume de uma parede de porão, graças à otimização dos eletrólitos e do processo de fabricação.
Inovações e métodos
Utilizando a técnica de tomografia FIB-SEM para analisar a estrutura nanométrica do ec³, os pesquisadores descobriram que a rede condutora forma uma estrutura fractal que envolve os poros do concreto, facilitando a infiltração do eletrólito e o fluxo de corrente elétrica.
Com esse conhecimento, a equipe testou diferentes eletrólitos, incluindo água do mar, e aperfeiçoou o método de incorporação do eletrólito diretamente na água de mistura, permitindo a confecção de eletrodos mais espessos com maior capacidade energética.
O melhor desempenho foi obtido com eletrólitos orgânicos que combinam sais de amônio quaternário e acetonitrila, resultando em um ec³ capaz de armazenar mais de 2 kWh por metro cúbico – energia suficiente para alimentar um refrigerador por um dia.
Aplicações e futuro
Além da capacidade energética, o ec³ mantém sua função estrutural. Um protótipo em forma de arco demonstrou suportar peso enquanto alimentava um LED, cuja intensidade variava com a carga aplicada, indicando potencial para monitoramento em tempo real da integridade estrutural.
O ec³ já foi utilizado para aquecer calçadas em Sapporo, Japão, e os pesquisadores vislumbram aplicações em infraestrutura para carregamento de veículos elétricos e residências autossuficientes em energia.
Segundo os cientistas, o ec³ pode ser uma alternativa sustentável às baterias convencionais, que dependem de materiais escassos ou nocivos, aproveitando a onipresença do concreto para ajudar na transição para fontes renováveis de energia.
Inspirado na durabilidade do concreto romano, o estudo sugere que essa nova geração de concretos multifuncionais pode iniciar uma revolução arquitetônica, unindo ciência dos materiais e visão estrutural para construir um futuro mais sustentável e energético.
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