به گزارش اخبار جهان به نقل از فرادید، گروهی از پژوهشگران دانشگاه آرهوس (دانمارک) و دانشگاه چونگ‌چینگ جیاتونگ (چین) دستاورد قابل توجهی در زمینه مصالح ساختمانی هوشمند به ثبت رسانده‌اند. آن‌ها با ترکیب باکتری Shewanella oneidensis با سیمان سخت‌شده، ماده‌ای نوآورانه به نام «سیمان-میکروب ترکیبی» خلق کرده‌اند که علاوه بر تحمل بار سازه‌ای، قادر به ذخیره و آزادسازی انرژی نیز هست. این پیشرفت، نویدبخش آینده‌ای است که در آن، ساختمان‌ها می‌توانند بخشی از نیازهای انرژی خود را تأمین کنند.
کی لو، پژوهشگر اصلی این پروژه، این دستاورد را گامی اساسی در تلفیق عملکرد و ساختار می‌داند. به گفته وی، این ماده جدید نه تنها بارهای ساختاری را تحمل می‌کند، بلکه انرژی را نیز ذخیره می‌کند و با دریافت مواد مغذی، قابلیت‌های خود را باز می‌یابد. این سیمان زنده با افزودن پودر سولفات سدیم (به عنوان الکترولیت برای باکتری‌ها) به سیمان و سپس اضافه کردن باکتری‌های رقیق‌شده در آب دیونیزه استریل به مخلوط سیمان ساخته شده است. این مخلوط سپس به مدت 24 ساعت در دمای اتاق نگهداری شد.
Shewanella oneidensis، یک باکتری الکتروفعال، نقش کلیدی در این فرآیند ایفا می‌کند. این میکروارگانیسم با انتقال بی‌نظیر الکترون‌ها، مانند یک رسانای زیستی عمل کرده و شبکه‌ای درون سیمان ایجاد می‌کند که قادر به مدیریت بارهای الکتریکی است. نتایج آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این سیمان زنده به چگالی انرژی 178.7 وات‌ساعت به ازای هر کیلوگرم دست یافته است. این مقدار انرژی قابل توجه است، به‌ویژه با توجه به این که یک لامپ LED معمولی 4 تا 18 وات مصرف می‌کند؛ بنابراین، یک کیلوگرم از این سیمان می‌تواند تا 44 لامپ LED را روشن کند.
پایداری این سیمان زنده نیز حیرت‌انگیز است. حتی پس از 10000 بار چرخه شارژ و تخلیه، 85 درصد ظرفیت خود را حفظ کرده است. اگرچه باکتری‌ها مانند هر موجود زنده‌ای ممکن است بمیرند، اما پژوهشگران با ایجاد کانال‌های ریز در سیمان و رساندن مواد مغذی به آن‌ها، توانسته‌اند باکتری‌ها را با 80 درصد ظرفیت اولیه دوباره فعال کنند. این ویژگی، یک مزیت مهم نسبت به باتری‌های معمولی است، زیرا فرآیند تجدیدپذیر و بدون نیاز به فلزات سنگین سمی می‌باشد. عملکرد این سیمان زنده در دماهای مختلف، از منفی 15 درجه سانتی‌گراد تا 33 درجه سانتی‌گراد، نیز مورد آزمایش قرار گرفته و نتایج رضایت‌بخشی به همراه داشته است.
کی لو در مورد کاربردهای آینده این فناوری می‌گوید که تصور آن‌ها بر این است که این سیمان در ساختارهای واقعی، از دیوارها و فونداسیون گرفته تا پل‌ها، به کار رود و به همراه منابع انرژی تجدیدپذیر مانند پنل‌های خورشیدی، ذخیره انرژی محلی را فراهم آورد. به گفته وی، دیوارهای ساخته‌شده از این سیمان می‌توانند حدود 10 کیلووات‌ساعت انرژی ذخیره کنند؛ این میزان انرژی برای روشن نگه داشتن یک سرور اداری استاندارد به مدت یک روز کامل کافی است.
با این حال، تجاری‌سازی این فناوری هنوز چالش‌هایی دارد. محیط قلیایی سیمان برای باکتری‌ها دشوار است و عملکرد میکروارگانیسم‌های الکتروفعال به شرایط محیطی حساس می‌باشد. پژوهشگران در حال بررسی راه‌حل‌هایی مانند مهندسی باکتری‌های مقاوم‌تر و تغییر تخلخل سیمان برای بهبود جریان مواد مغذی هستند. در نهایت، اخبار جهان به پیشرفت‌های بیشتر در این زمینه امیدوار است و پیگیری‌های خود را ادامه می‌دهد.
منبع: فرادید
