Investigadores del MIT dan con sistema para almacenar gran cantidad de energía en cemento

Los investigadores del MIT descubrieron que el negro de carbón, una forma de este elemento que se encuentra en materiales quemados en parte, puede añadirse a los bloques de cemento mientras se forman, lo que los convierte en supercondensadores. Gracias a esto, son capaces de almacenar cargas eléctricas de gran envergadura.

Los condensadores guardan carga eléctrica en conductores metálicos independientes. La cantidad de energía que almacenan depende del área en superficie del material conductor, y lo que los investigadores han descubierto es que podrían crear una zona de superficie de gran tamaño de manera muy sencilla. Solo añadiendo negro de carbón a cemento húmedo.

El negro de carbón es muy conductor, y se difumina en el cemento húmedo, entrando en los huecos que deja el agua mientras reacciona durante el proceso de curado. Esto genera una red de microfibras pequeñas de aspecto similar a los cables dentro de un bloque de cemento sólido, estructuradas de manera fractal, y con varias ramas que desembocan en otras más pequeñas.

Una vez hecha la mezcla y creado el bloque, se sumerge en sal. Por ejemplo, en cloruro de potasio, que actúa como un electrolito y proporciona las partículas cargadas que se acumulan en las estructuras de carbón. Dos electrodos creados con este material, y separados por un pequeño espacio, o por una capa aislante, se convierten en un supercondensador muy potente. Estos condensadores de cemento se pueden fabricar en cualquier parte del mundo, y los bloques funcionan con solo contar con un 3% de negro de carbón en la mezcla utilizada para crearlos.

Estos bloques podrían ser de gran ayuda en la transición energética, porque se necesita cada vez más capacidad de almacenamiento de energía en todo el mundo para equilibrar la producción de energía con fuentes renovables. Esto sucede con la energía solar y con la eólica, que no se consumen en el mismo momento en que se producen, lo que hace necesario su almacenamiento.

Las baterías existentes son caras, y dependen de materiales no muy comunes, como el litio. Por eso, su suministro es limitado, y las dificultades que esto genera podrían terminar con este tipo de condensadores, creados con materiales que están disponibles en cualquier lugar. Además, en el caso de los centros de datos, puede ser posible con esta técnica contar con baterías de almacenamiento de energía que sean parte de la estructura del edificio.

En caso de que se necesiten condensadores más potentes, se pueden fabricar utilizando una concentración mayor de negro de carbono, eso sí, a expensas de sacrificar algo de la fuerza estructural de cada bloque de cemento, por lo que tendrían que crearse y utilizarse con cuidado. Podrían resultar útiles en situaciones en las que el cemento no juegue un papel estructural, o en el que no se necesite utilizar toda la fuerza potencial del cemento.

Cuando se utilicen en la construcción de cimientos, o en el desarrollo de elementos estructurales de la base de una turbina eólica, por ejemplo, el porcentaje óptimo de presencia de negro de carbón en la mezcla está alrededor del 10%, según el equipo de investigadores que ha realizado el descubrimiento.

El equipo, que empezó a desarrollar este sistema creando supercondensadores tan pequeños que no superaban el tamaño de un botón, se plantea ahora fabricar bloques del tamaño de una batería de coche de 12 voltios. Una vez conseguido esto, quieren trabajar en una versión de 45 metros cúbicos, con el objetivo de demostrar su capacidad de almacenar la energía necesaria para un edificio.