El concreto, un material que ya forma parte fundamental de nuestras construcciones, está a punto de convertirse en una fuente de energía. Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un nuevo tipo de supercapacitor basado en cemento y carbono, conocido como ec3, que tiene la capacidad de almacenar y liberar energía eléctrica. Este innovador material se elabora combinando cemento, agua, negro de carbono ultrafino y electrolitos, creando una red conductora dentro del concreto que podría transformar estructuras cotidianas como paredes, aceras y puentes en enormes “baterías”.
Según un estudio reciente publicado en PNAS, los avances en los electrolitos y los procesos de fabricación han incrementado la capacidad de almacenamiento energético de los supercapacitores ec3 por un factor significativo. En 2023, se requerían aproximadamente 45 metros cúbicos de este nuevo concreto para satisfacer las necesidades energéticas diarias de un hogar promedio; sin embargo, gracias a las mejoras recientes, ahora solo se necesitan alrededor de 5 metros cúbicos.
Un enfoque sostenible hacia el concreto multifuncional
Admir Masic, autor principal del estudio y co-director del MIT Electron-Conducting Carbon-Cement-Based Materials Hub, destaca la importancia del desarrollo del “concreto multifuncional”, que integra capacidades como el almacenamiento de energía junto con características como la autoconservación y la captura de carbono. Dado que el concreto es el material más utilizado en construcción a nivel mundial, su potencial para ofrecer beneficios adicionales es considerable.
La mejora en la densidad energética se ha logrado gracias a un entendimiento más profundo sobre cómo funciona la red de nanocarbono dentro del ec3. Mediante técnicas avanzadas como la tomografía FIB-SEM, los investigadores pudieron reconstruir esta red conductora con una resolución sin precedentes, descubriendo que actúa como una especie de “telaraña” fractal que permite la infiltración del electrolito y el flujo de corriente.
Nuevos electrolitos para una mayor eficiencia energética
Con esta nueva comprensión, el equipo experimentó con diferentes electrolitos y sus concentraciones para optimizar la densidad de almacenamiento energético. Según Damian Stefaniuk, primer autor y científico investigador del EC³ Hub, se identificaron numerosos electrolitos viables para el ec3, incluyendo agua marina, lo que sugiere aplicaciones potenciales en entornos costeros.
A través de un proceso más eficiente al mezclar los electrolitos directamente con el agua durante la preparación del ec3, lograron crear electrodos más gruesos capaces de almacenar mayor cantidad de energía. La combinación óptima fue encontrada utilizando electrolitos orgánicos que incluyen sales amonio cuaternario junto con acetonitrilo. Un metro cúbico de esta versión puede almacenar más de 2 kilovatios-hora, suficiente para alimentar un refrigerador durante un día.
Potencial arquitectónico y sostenibilidad energética
Aunque las baterías convencionales ofrecen una mayor densidad energética, el ec3 puede integrarse directamente en diversos elementos arquitectónicos —desde losas hasta cúpulas— manteniendo su funcionalidad durante toda la vida útil del edificio. Masic propone que si continuamos fusionando ciencia de materiales con visión arquitectónica, podríamos estar al borde de una revolución arquitectónica impulsada por concretos multifuncionales como el ec3.
Inspirados por la arquitectura romana, el equipo construyó un arco miniatura hecho con ec3, demostrando cómo pueden coexistir la forma estructural y el almacenamiento energético. Este arco no solo soportó su propio peso sino también cargas adicionales mientras alimentaba una luz LED. Sin embargo, cuando aumentó la carga sobre él, se observó un parpadeo en la luz, sugiriendo una posible capacidad autodiagnóstica ante tensiones externas.
Estrategias para enfrentar desafíos energéticos contemporáneos
Los últimos avances en tecnología ec3 acercan este material a su escalabilidad real. Ya se ha utilizado para calentar losas en Sapporo, Japón, gracias a sus propiedades térmicas conductoras. Stefaniuk enfatiza que estas altas densidades energéticas ofrecen herramientas poderosas para afrontar desafíos energéticos persistentes.
Franz-Josef Ulm, co-director del EC³ Hub y profesor en CEE, añade que este tipo de tecnología puede ser clave para almacenar energía renovable eficientemente. Con aplicaciones futuras previstas para espacios públicos y carreteras capaces de cargar vehículos eléctricos o viviendas autosuficientes energéticamente, el ec3 representa un paso significativo hacia infraestructuras más sostenibles.
"Lo más emocionante es haber tomado un material tan antiguo como el concreto y demostrar que puede hacer algo completamente nuevo," concluye James Weaver, coautor del estudio. Esta fusión entre ciencia moderna y uno de los pilares fundamentales de nuestra civilización abre nuevas posibilidades para construir infraestructuras que no solo sostengan nuestras vidas sino que también las impulsen.
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