» Các nhà khoa học tại Đại học Aarhus (Đan Mạch) vừa công bố một phát minh đột phá: xi măng sinh học còn gọi là “xi măng sống” có khả năng lưu trữ điện năng và tự phục hồi. Vật liệu mới này không chỉ đóng vai trò kết cấu chịu lực mà còn có thể tích trữ năng lượng, mở ra triển vọng các công trình hạ tầng trong tương lai trở thành “pin khổng lồ” ngay từ chính cấu trúc của mình.
Nhu cầu năng lượng tái tạo ngày càng tăng kéo theo thách thức về lưu trữ điện an toàn, bền vững và chi phí hợp lý. Trong khi pin lithium phụ thuộc nhiều vào tài nguyên khan hiếm như lithium, coban và nhanh xuống cấp, xi măng sinh học lại tận dụng nguyên liệu phổ biến, giá rẻ, thân thiện với môi trường và có khả năng tái tạo hiệu suất. Đây được xem là hướng đi mới đầy tiềm năng cho lĩnh vực vật liệu xây dựng và công nghệ năng lượng.
Nhóm nghiên cứu tại Đại học Aarhus đã chứng minh rằng xi măng có thể vượt xa vai trò của một vật liệu trơ trong xây dựng. Bằng cách đưa vi khuẩn Shewanella oneidensis là sinh vật có khả năng truyền electron ra môi trường bên ngoài vào trong xi măng, họ đã tạo ra một siêu tụ điện sinh học có thể tích trữ và giải phóng năng lượng. Đặc biệt, loại vật liệu này còn có khả năng phục hồi hiệu suất khi được cung cấp dưỡng chất.
Theo tiến sĩ Qi Luo, trưởng nhóm nghiên cứu, vật liệu mới vừa đảm nhiệm chức năng chịu lực, vừa có thể lưu trữ điện, đồng thời khôi phục hiệu suất khi được bổ sung dinh dưỡng. Bên trong xi măng, các vi khuẩn hình thành mạng lưới dẫn điện, có khả năng lưu trữ và cung cấp năng lượng hiệu quả hơn hẳn so với những giải pháp lưu trữ dựa trên xi măng truyền thống.
Khái niệm cơ bản, đặc điểm vi sinh và quy trình chế tạo xi măng siêu tụ điện sinh học (MCS).
Điểm nổi bật là ngay cả khi vi khuẩn đã chết, xi măng vẫn duy trì khả năng tích trữ năng lượng. Với hệ thống vi lưu động tích hợp, các nhà khoa học có thể phục hồi vật liệu bằng cách cung cấp protein, vitamin, muối khoáng và các yếu tố tăng trưởng. Phương pháp này giúp tái tạo tới 80% dung lượng ban đầu, mở ra khả năng xây dựng các công trình vừa là kết cấu hạ tầng, vừa là kho năng lượng có thể tái sử dụng nhiều lần mà không cần thay thế pin hay bảo trì tốn kém.
Trong các thử nghiệm, xi măng sinh học cho thấy khả năng lưu trữ và phóng điện ổn định ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt như giá lạnh hoặc nhiệt độ cao. 6 khối xi măng được nối với nhau đã tạo đủ điện để thắp sáng một bóng đèn LED. Theo tính toán, một căn phòng xây bằng loại vật liệu này có thể lưu trữ khoảng 10 kWh đủ để vận hành một máy chủ doanh nghiệp tiêu chuẩn trong suốt một ngày.
Các nhà nghiên cứu tin rằng phát minh này không chỉ dừng lại ở phòng thí nghiệm. Tường, móng hay cầu trong tương lai hoàn toàn có thể trở thành nơi tích trữ năng lượng, hỗ trợ các nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời. Với ưu thế sử dụng nguyên liệu phổ biến, chi phí thấp, thân thiện với môi trường, xi măng sinh học được kỳ vọng sẽ mở ra kỷ nguyên mới cho ngành Xây dựng – nơi hạ tầng vừa là công trình, vừa là nguồn năng lượng.
