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El concreto que almacena energía como un supercondensador

El concreto que almacena energía como un supercondensador, el desarrollo de un nuevo tipo de concreto que puede funcionar como un supercondensador de energía. Damián Stefaniuk y su equipo en el MIT (Massachusetts Institute of Technology), han creado este supercondensador a partir de cemento, agua y negro de carbón. Estos materiales forman redes conductoras dentro del concreto, permitiéndole almacenar y liberar energía rápidamente.

El concreto que almacena energía como un supercondensador funciona gracias a una propiedad inusual del negro de carbón: el cual es altamente conductor.

Esto significa que cuando el negro carbón se combina con cemento en polvo y agua, se obtiene una especie de concreto lleno de redes de material conductor, que adopta una forma que se asemeja a raíces diminutas que siempre se ramifican.

Los condensadores están formados por dos placas conductoras con una membrana entre ellas. En este caso, ambas placas están hechas de cemento negro de carbón, que se empapó en una sal electrolítica llamada cloruro de potasio.

Cuando se aplicó una corriente eléctrica a las placas empapadas de sal, las placas cargadas positivamente acumularon iones cargados negativamente del cloruro de potasio. Y como la membrana impedía el intercambio de iones cargados entre las placas, la separación de cargas creó un campo eléctrico.

Como los supercondensadores pueden acumular grandes cantidades de carga muy rápidamente, los dispositivos podrían ser útiles para almacenar el exceso de energía producida por fuentes renovables intermitentes como la eólica y la solar.

Atribución: GETTY IMAGES

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Necesidad de Innovación

La energía renovable, aunque prometedora, enfrenta el reto de su intermitencia. Las baterías de litio, utilizadas actualmente para almacenar esta energía, tienen limitaciones debido a la disponibilidad de litio y su impacto ambiental. Esto ha llevado a la búsqueda de materiales alternativos para baterías, como los supercondensadores de concreto.

Desarrollo del Supercondensador

Los supercondensadores son dispositivos eficientes para almacenar energía, cargándose mucho más rápido que las baterías de litio y sin sufrir la misma degradación. Sin embargo, liberan energía rápidamente, lo que los hace menos útiles para dispositivos que requieren un suministro constante.

Stefaniuk y su equipo han desarrollado un supercondensador utilizando cemento y negro de carbón, un material altamente conductor. El concreto resultante puede almacenar y liberar energía, demostrando su capacidad al encender una bombilla LED. Aunque su capacidad de almacenamiento es aún limitada (300 vatios-hora por metro cúbico), su potencial es significativo, especialmente si se utiliza en grandes volúmenes.

Aplicaciones Potenciales

  • Carreteras: Podrían almacenar energía solar y recargar vehículos eléctricos de forma inalámbrica mientras circulan.
  • Cimientos y Estructuras de Edificios: Pueden almacenar energía, proporcionando una fuente continua para el hogar.

Stefaniuk y su equipo han probado con éxito supercondensadores de pequeño tamaño, ampliándolos gradualmente y planeando construir versiones más grandes que podrían alimentar una casa durante un día completo.

Atribución: GETTY IMAGES

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Limitaciones

El concreto supercondensador tiene una capacidad de almacenamiento relativamente baja en comparación con las baterías convencionales. Se necesitarían unos 30-40 metros cúbicos de concreto para cubrir las necesidades diarias de energía de una casa promedio. Además, aumentar la cantidad de negro de carbón para mejorar la capacidad de almacenamiento también debilita el concreto, lo que requiere encontrar una mezcla óptima.

Impacto Ambiental

A pesar de que este concreto puede reducir la dependencia del litio, la producción de cemento es responsable del 5-8% de las emisiones globales de CO2. Los investigadores están trabajando en el desarrollo de cemento de bajas emisiones para mitigar este problema.

El supercondensador de concreto presenta una solución innovadora para el almacenamiento de energía renovable. Aunque aún está en fases tempranas y enfrenta varios limitantes técnicos y ambientales, su potencial es significativo. La investigación continua podría llevar esta tecnología del laboratorio a aplicaciones reales, ayudando a la transición hacia un futuro energético más limpio y sostenible.

Fuente: https://www.bbc.com/mundo/articles/cp33rxz1en6o

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Marco Alzate

Perito
Ingeniero Civil- Universidad Nacional de Colombia
Especialista en Gerencia de Proyectos- Universidad EAFIT
Magister en Administración (MBA) - Universidad EAFIT
Especialista en Contratación Estatal– Universidad Externado de Colombia
Project Management Professional (PMP) ®- Project Management Institute (PMI) – USA