Aarhus Üniversitesi’nden Dr. Qi Luo liderliğindeki ekip, elektroaktif bakterilerin kullanıldığı yeni bir çimento türü geliştirdi. Bu “yaşayan” malzeme, süperkapasitör mantığıyla çalışarak hızlı şarj ve deşarj yapabiliyor; ayrıca mikro besin kanalları sayesinde durgun kaldığında yeniden aktive edilebiliyor.
Araştırmacılar, enerji depolamanın yapı elemanlarının içine taşınmasının binaların hem taşıyıcı hem de işlevsel birer enerji birimine dönüşmesini sağlayacağını, bu sayede ek batarya donanımına olan ihtiyacın azalacağına dikkat çekiyor.
Yeni yöntem, Shewanella oneidensis adlı elektroaktif bakterilerin çimento içine yerleştirilmesini içeriyor. Bu mikroorganizmalar, elektronları malzeme yüzeyine aktararak bir biyofilm oluşturuyor ve bu sayede çimentonun içinde bir redoks ağı meydana geliyor. Bu ağ, çimentoyu pasif bir yapı malzemesi olmaktan çıkarıp enerji depolayabilen bir sisteme dönüştürüyor.
Çimentonun yüksek alkalinitesine rağmen, malzeme içerisine yerleştirilen mikroakışkan kanallar sayesinde bakterilere düzenli olarak besin verilebiliyor ve malzeme gerektiğinde yeniden “canlanabiliyor”.
Prototip testlerinde geliştirilen çimento süperkapasitörü, besin takviyesi sonrası performansının yaklaşık yüzde 80’ini geri kazandı. Altı çimento bloğunun seri şekilde bağlanması ile bir LED ışığın yakılabildiği de gösterildi. Biyolojik yapı zayıfladığında bile, geride kalan biyofilm bir süre daha elektron iletimini sürdürebiliyor. Araştırmacılar ayrıca, malzemenin donma noktasına yakın sıcaklıklarda dahi güvenilir bir şekilde çalıştığını bildirdi.
Bu teknoloji, özellikle güneş enerjisi sistemlerinde kısa süreli depolama, acil durum aydınlatmaları, sensör beslemeleri ve elektrik şebekesinde tepe yüklerin azaltılması gibi alanlarda kullanılabilir. Çimentonun enerji depolama işlevi kazanması, şehirlerde iletim kayıplarını düşürerek enerjinin daha yerel ve verimli kullanılmasını mümkün kılabilir.
Bilim insanları şimdi, mikroorganizmaların uzun süre çimentoda sağlıklı kalmasını sağlayacak bakım protokollerini, besin çözümlerini ve bu teknolojinin inşaat sektörüne uygun ölçekli üretim yöntemlerini geliştirmeye odaklanıyor. Ayrıca, yapı standartlarının ve denetim süreçlerinin de bu yeni malzeme ile uyarlanması gerekecek.
Çimentoyu hem taşıyıcı hem de aktif bir enerji devresine dönüştüren bu çalışma, yapısal malzeme teknolojisinde önemli bir dönüm noktası olarak değerlendiriliyor. Araştırma, Cell Reports Physical Science dergisinde yayımlandı.
