El cemento es uno de los materiales de construcción más utilizados en el mundo, pero con algunos ajustes, también podría ayudar a alimentar nuestras casas. En este artículo de la BBC nos explican cómo un equipo de investigadores ha desarrollado un supercondensador de cemento y carbono que puede almacenar energía de fuentes renovables, como el sol y el viento, y liberarla cuando sea necesario. Este avance promete una nueva forma de almacenamiento de energía que podría transformar la manera en que construimos y utilizamos nuestras viviendas.

Un laboratorio en Cambridge y un descubrimiento asombroso

En un laboratorio en Cambridge, Massachusetts, un conjunto de cilindros pulidos de concreto negro sumergidos en líquido y entrelazados con cables parecen no hacer mucho a simple vista. Sin embargo, cuando Damian Stefaniuk, investigador del MIT, activa un interruptor, estos bloques de concreto artificial encienden una bombilla LED. Este concreto podría representar el futuro del almacenamiento de energía.

El problema de las energías renovables y la solución del supercondensador

Las energías renovables, aunque prometen un suministro infinito y limpio, tienen un problema fundamental: son intermitentes. El sol no siempre brilla y el viento no siempre sopla. Para mantener un suministro constante de energía, necesitamos almacenarla en baterías. Sin embargo, las baterías tradicionales, como las de iones de litio, dependen de materiales escasos y su extracción tiene un alto impacto ambiental.

Aquí es donde entra en juego el supercapacitor de cemento y carbono desarrollado por Stefaniuk y su equipo. Este dispositivo utiliza tres materiales básicos y baratos: agua, cemento y una sustancia parecida al hollín llamada negro de carbono. Los supercapacitores son eficientes para almacenar energía, cargándose mucho más rápido que las baterías de iones de litio y sin degradarse tanto con el tiempo.

Cómo funciona el supercondensador de cemento y negro de carbono

El supercapacitor funciona gracias a una propiedad inusual del negro de carbono: es altamente conductor. Al combinar negro de carbono con polvo de cemento y agua, se obtiene un tipo de concreto lleno de redes de material conductor, que se asemejan a raíces diminutas que se ramifican continuamente.

Los capacitores están formados por dos placas conductoras con una membrana entre ellas. En este caso, ambas placas están hechas de cemento con negro de carbono, empapadas en un electrolito de cloruro de potasio. Al aplicar una corriente eléctrica, las placas cargadas positivamente acumulan iones negativamente cargados del cloruro de potasio. La membrana evita el intercambio de iones entre las placas, creando así un campo eléctrico.

Aplicaciones y futuro del supercondensador de cemento

Según Stefaniuk, los supercapacitores de cemento y carbono podrían ser clave para almacenar energía renovable. Por ejemplo, se podrían crear carreteras que almacenen energía solar y la liberen para recargar coches eléctricos de manera inalámbrica mientras circulan. También se podrían construir cimientos de casas que no solo sostengan la estructura, sino que almacenen energía dentro de ellos.

Aunque el supercapacitor de cemento actualmente puede almacenar unos 300 vatios-hora por metro cúbico (suficiente para alimentar una bombilla LED de 10 vatios durante 30 horas), Stefaniuk y su equipo están trabajando en aumentar esta capacidad. Por ejemplo, un cimiento con 30-40 metros cúbicos de concreto podría ser suficiente para satisfacer las necesidades diarias de energía de una vivienda.

Reflexiones adicionales

Retos y Oportunidades

A pesar de su potencial, el supercapacitor de cemento tiene desafíos que superar. Uno de ellos es que los supercapacitores descargan energía rápidamente, lo que no es ideal para un suministro constante a lo largo del día. Stefaniuk y su equipo están trabajando en ajustar la mezcla para mejorar este aspecto.

Otro reto es que agregar más negro de carbono para aumentar la capacidad de almacenamiento puede hacer que el concreto sea menos resistente. Por lo tanto, se necesita encontrar una mezcla óptima que balancee la capacidad de almacenamiento con la resistencia estructural.

Además, aunque los supercapacitores de cemento podrían reducir nuestra dependencia del litio, la producción de cemento es responsable del 5-8% de las emisiones de dióxido de carbono de origen humano a nivel mundial. La implementación de este material también requeriría la producción de nuevo cemento, en lugar de aprovechar las estructuras existentes.

Una Innovación Prometedora

A pesar de estos desafíos, la investigación de Stefaniuk y su equipo abre muchas posibilidades interesantes. Michael Short, director del Centro para la Ingeniería Sostenible en la Universidad de Teesside, Reino Unido, destaca que esta innovación podría ser una parte útil de la transición hacia un futuro más limpio y sostenible.