Учёные из университета Орхуса (Дания) продемонстрировали принципиально новый материал — цемент, в который введены бактерии, способные превращать его в био-гибридный суперконденсатор, способный накапливать и отдавать электрическую энергию, сохраняя при этом механическую прочность. Информация о разработке опубликована в журнале Cell Reports Physical Science.
Вместо того чтобы рассматривать бетон как пассивное вещество, команда Qi Luo решила интегрировать в цемент штамм бактерий Shewanella oneidensis, способный передавать электроны через внеклеточные переносчики заряда. В цементной матрице они формируют проводящую сеть, что позволяет материалу аккумулировать и отдавать заряд. Даже после гибели микроорганизмов конструкция сверхконденсатора сохраняет накопленную энергию.
Для восстановления функционирующей сети исследований предусмотрена встроенная микрофлюидная система, которая доставляет в цемент питательный раствор (содержащий белки, витамины, соли и факторы роста). После подачи этого состава до 80 % первоначального объёма энергии можно восстановить.
Материал демонстрирует работоспособность в различных температурных условиях и сохраняет структурную прочность, характерную для обычного цемента, одновременно приобретая свойства суперконденсатора.
— Мы объединили структуру и функцию. Получился новый тип материала, который и несёт нагрузку, и накапливает энергию — и способный восстановить свою производительность при поступлении питательных веществ, — поясняют в Qi Luo.
Разработка открывает перспективы для строительства «живых» зданий, которые могли бы не только выдерживать нагрузки, но и выполнять роль накопителей энергии. Однако пока что этот подход находится на начальных этапах: остаётся выяснить долговечность, экономическую целесообразность и возможные экологические последствия широкого внедрения.