علماء يبتكرون خرسانة تحول جدران المنازل إلى بطاريات تخزن الطاقة النظيفة

كشف فريق بحثي في جامعة “آرهوس” الدنماركية عن تقنية ثورية قد تغيّر مستقبل مواد البناء، وذلك عبر تطوير خرسانة قادرة على تخزين الطاقة من خلال دمجها مع نوع من البكتيريا الدقيقة المعروفة باسم Shewanella oneidensis.

الدراسة، المنشورة في دورية Cell Reports Physical Science، أوضحت أن هذه البكتيريا تبني أغشية حيوية داخل الخرسانة تعمل كمكثفات فائقة، ما يحول الكتل الإسمنتية إلى وحدات تخزين كهربائي يمكن إعادة شحنها مرارًا، على عكس البطاريات التقليدية التي تتدهور بمرور الوقت.

ويشير الباحثون إلى أن حقن الخرسانة بالمغذيات يسمح للبكتيريا باستعادة نحو 80% من قدرتها التخزينية، وهو ما يفتح الباب أمام دمج هذه التقنية داخل المباني والجسور والأرصفة لدعم أنظمة الطاقة المتجددة مثل الألواح الشمسية، وفق ما نقلته منصة “Slashgear”.

وقال الباحث تشي لو في بيان صحفي: “نتصور مستقبلاً تصبح فيه الجدران نفسها بطاريات ضخمة توفر تخزينًا محليًا للطاقة، دون الحاجة لبطاريات منفصلة في المنازل.”

غرف تتحول إلى بطاريات

وفقًا للدراسة، تمتلك الخرسانة الجديدة كثافة طاقة واعدة. فإذا بُنيت غرفة عادية باستخدام هذه المادة، وبكثافة متواضعة تبلغ 5 واط/ساعة لكل كيلوغرام، يمكن للجدران أن تختزن ما يقرب من 10 كيلوواط/ساعة، وهي كمية تكفي لتشغيل خادم بيانات لمدة يوم كامل.

الأكثر لفتًا للانتباه أن الخرسانة الحيوية احتفظت بـ85% من قدرتها الأصلية بعد 10 آلاف دورة شحن وتفريغ، مقارنة ببطاريات الليثيوم التي تنهار بعد بضع مئات من الدورات فقط.

كما أظهرت قدرة على العمل في نطاق واسع من درجات الحرارة، رغم تأثرها في الظروف المتجمدة.

تحديات قبل الوصول إلى الأسواق

ورغم الوعود الكبيرة، لا يزال الباحثون يحذرون من صعوبة الانتقال إلى الاستخدام التجاري. فلا توجد إجابة نهائية بعد حول سلوك البكتيريا على مدى سنوات طويلة أو قدرتها على تحمل البيئات الحارة والجافة، إضافة إلى التحديات المتعلقة بإنتاجها بكميات صناعية.

خبراء الطاقة يرون أن نجاح الخرسانة التخزينية قد يؤدي إلى تحول جوهري في طريقة تصميم المباني، بحيث تصبح البنية التحتية نفسها جزءًا من منظومة الطاقة بدلاً من كونها مجرد هياكل ثابتة.

كما يمكن لهذه التقنية أن تدعم شبكات الكهرباء في المدن الذكية، وأن تخفض تكلفة تخزين الطاقة المتجددة.

خرسانة كهربائية باستخدام الكربون النشط

– سبق لفريق من جامعة “MIT” عام 2023 تطوير خرسانة كهربائية باستخدام الكربون النشط، لكنها لم تصل لكثافة الطاقة التي حققتها الخرسانة البكتيرية الدنماركية.
– في 2024، نجحت جامعة “لانكستر” البريطانية في تطوير خرسانة تعمل كمكثف فائق، لكنها اعتمدت على ألياف الكربون وليس البكتيريا.
– الخرسانة الحيوية تُعد أقل تكلفة من بطاريات الليثيوم، وتتميز بأنها قابلة للإصلاح الذاتي عبر إعادة تغذية البكتيريا.
– يتوقع خبراء من وكالة الطاقة الدولية أن تخفض هذه المواد تكلفة تخزين الطاقة بنسبة قد تصل إلى 40% إذا تم إنتاجها على نطاق واسع خلال العقد المقبل.

مع نجاح التجارب الأولية، يرى العلماء أن العالم يقف على أعتاب ثورة قد تحول الأبنية إلى مصادر تخزين كهربائي مستدامة، في خطوة قد تغيّر مستقبل الطاقة النظيفة عالميًا.