Door: Redactie - 13 oktober 2025 |
Stel je voor dat de muren van een huis niet alleen bescherming bieden, maar ook de dagelijkse stroomvoorziening garanderen. Wetenschappers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) presenteren een doorbraak met hun electron-conducting carbon concrete, kortweg ec3. Dit materiaal fungeert als bouwelement en energieopslag tegelijk. Dankzij recente verbeteringen slaat vijf kubieke meter ervan voldoende energie op voor een volledig gezin. Bovendien opent deze innovatie de weg naar slimme infrastructuur die energie efficiënt beheert. De bouwsector krijgt hierdoor nieuwe mogelijkheden om duurzame oplossingen te integreren.
Beton vormt al eeuwen de basis van stedelijke structuren, maar onderzoekers van MIT tillen dit materiaal naar een hoger niveau door het te voorzien van energieopslagcapaciteiten. Hun ec3, een mengsel van cement, water, ultrafijne carbon black en elektrolyten, creëert tijdens het uitharden een geleidende nanostructuur. Deze structuur slaat elektriciteit op en geeft het vrij wanneer nodig, waardoor muren of vloeren dienen als batterijen. De energiedichtheid is recent met een factor tien gestegen, volgens een studie in PNAS. Waar eerder 45 kubieke meter vereist was voor de dagelijkse behoefte van een huishouden, volstaat nu slechts vijf kubieke meter. Dat equivalent aan één grote muur bespaart ruimte en materialen.
Om de werking te begrijpen, pasten de wetenschappers FIB-SEM-tomografie toe, een techniek die het netwerk laag voor laag in kaart brengt. Ze ontdekten een fractaalachtig web van carbon black rond de poriën, waardoor elektrolyten doordringen en stroom vloeit. Projectleider Admir Masic legt uit: “Het begrijpen van hoe deze materialen zichzelf op nanoschaal organiseren, is cruciaal voor het ontwikkelen van multifunctionele betonconstructies.” Door deze inzichten optimaliseren ze de prestaties, terwijl ze de structurele sterkte behouden. Bovendien testen ze elektrolyten die zelfs met zeewater werken, wat toepassingen bij kustprojecten mogelijk maakt.
De betonbatterij combineert draagkracht met energieopslag, een combinatie die de bouwsector efficiënter maakt. In laboratoriumtests voorzagen kleine ec3-structuren een LED-lamp van stroom onder druk, wat wijst op potentieel voor gezondheidsmonitoring van gebouwen. Echter, de technologie gaat verder dan experimenten; in Sapporo, Japan, warmen trottoirs zichzelf op dankzij de thermische eigenschappen van ec3. Dit houdt wegen ijsvrij in de winter, terwijl energie wordt opgeslagen voor andere doeleinden. Daardoor vermindert de afhankelijkheid van externe verwarmingssystemen, en dalen onderhoudskosten voor infrastructuur.
Organische elektrolyten zoals acetonitril leveren het beste resultaat, met meer dan 2 kWh per kubieke meter. Dat is genoeg om een koelkast een etmaal te laten draaien, of om piekmomenten in huishoudens op te vangen. Bovendien voegen onderzoekers de elektrolyten nu direct toe tijdens het gieten, wat dikkere elektroden oplevert en de efficiëntie verhoogt. Terwijl conventionele batterijen schaarse metalen vereisen, gebruikt ec3 alomtegenwoordige componenten. Damian Stefaniuk, eerste auteur van de studie, merkt op: “Zonne-energie werkt alleen als de zon schijnt. Met ec3 kun je die energie opslaan en gebruiken wanneer je hem nodig hebt.” Deze aanpak helpt bedrijven in de bouw om duurzame projecten te realiseren zonder extra kosten voor zeldzame grondstoffen.
De kern van de betonbatterij ligt in de interactie tussen carbon black en elektrolyten, die een netwerk vormen voor ionenstroming. Tijdens het proces van uitharden organiseert het materiaal zichzelf in een poreuze structuur, ideaal voor opslag. Wetenschappers brachten dit in kaart met geavanceerde beeldvorming, wat leidde tot optimalisaties in de samenstelling. Daarom presteert ec3 nu beter in real-world scenario’s, zoals offshore windparken waar funderingen energie bufferen. Bovendien opent het deuren voor integratie met hernieuwbare bronnen, terwijl het de algehele energiebalans in gebouwen verbetert.
In een demonstratie bouwden de onderzoekers een ec3-boog die een lampje liet branden bij belasting. Dit toont aan hoe druk de energie-uitvoer activeert, nuttig voor sensoren in constructies. Echter, de schaalbaarheid blijft een aandachtspunt; toekomstige tests richten zich op grotere volumes. Door zeewater als elektrolyt te gebruiken, verlagen ze de kosten voor mariene toepassingen. Dat maakt de betonbatterij aantrekkelijk voor kuststeden, waar erosiebestendigheid en energieopslag samenkomen. Bovendien vermindert het de noodzaak voor aparte batterijsystemen, wat installatietijd verkort en efficiëntie verhoogt voor bouwbedrijven.
Van bruggen die voertuigen opladen tot flatgebouwen als wijkbatterijen, de betonbatterij transformeert infrastructuur in slimme netwerken. In stedelijke omgevingen slaan muren zonne-energie op voor nachtelijk gebruik, waardoor black-outs afnemen. Bovendien integreert het naadloos met bestaande ontwerpen, zonder de esthetiek te verstoren. Onderzoekers in Japan tonen al aan dat ec3 trottoirs verwarmt, wat slipongelukken voorkomt en veiligheid verhoogt. Terwijl de technologie rijpt, verwachten experts bredere adoptie in duurzame bouwprojecten.
De impact op het dagelijks leven is merkbaar; huishoudens ervaren stabielere stroomvoorziening zonder extra apparatuur. Bouwfirma’s profiteren van multifunctionele materialen die kosten drukken en milieu belasten minderen. Admir Masic vergelijkt dit met Romeinse innovaties: “Als we hun geest combineren met moderne nanowetenschap, staan we aan de vooravond van een nieuwe bouwrevolutie.” Echter, implementatie vereist aanpassingen in normen, maar de voordelen wegen zwaarder. Daardoor positioneert ec3 de sector als leider in groene technologie.
Dit artikel delen op je eigen website? Geen probleem, dat mag. Meer informatie.
