Đặc điểm cấu trúc và thành phần của "xi măng sống" được phóng lớn - Ảnh: CRPS
Mới đây, nhóm các nhà khoa học thuộc Đại học Aarhus (Đan Mạch) và Đại học Giao thông Trùng Khánh (Trung Quốc) đã thành công nhúng vi khuẩn Shewanella oneidensis vào xi măng cứng, tạo ra "vật liệu lai giữa vi khuẩn và xi măng".
"Xi măng sống" này không chỉ giúp chống đỡ các tòa nhà, nó còn hoạt động như một hệ thống lưu trữ năng lượng có thể "sạc lại"".
Bước đột phá này mở ra một tương lai nơi những vật liệu xây dựng thành phố có thể cung cấp năng lượng cho con người, theo trang IFLScience ngày 15-9.
Xi măng sống được tạo ra bằng cách thêm bột natri sulfat (chất điện phân có lợi cho vi khuẩn) vào xi măng, sau đó thêm vi khuẩn đã được pha loãng trong nước khử ion vô trùng. Hỗn hợp xi măng được đổ vào khuôn và để ở nhiệt độ phòng trong 24 giờ.
Shewanella oneidensis là một loại vi khuẩn hoạt động nhờ điện, có khả năng tạo ra một mạng lưới hạt mang điện tích để lưu trữ và giải phóng năng lượng.
Loại xi măng sống này đạt mật độ năng lượng là 178,7Wh/kg. Để hình dung, một bóng đèn LED thường tiêu tốn 4 - 18W. Do đó một kg xi măng sống có thể cung cấp năng lượng cho tối đa 44 bóng đèn LED - một lượng năng lượng khổng lồ được tạo ra bởi vi khuẩn cực nhỏ.
Sau 10.000 chu kỳ sử dụng năng lượng, xi măng vẫn duy trì được 85% công suất, cho thấy tiềm năng sử dụng lâu dài.
Tuy nhiên vì là vật liệu "sống" nên có khả năng vi khuẩn sẽ chết. Do đó nhóm nghiên cứu đã sử dụng các kênh dẫn nhỏ bên trong xi măng để cung cấp dưỡng chất cho vi khuẩn, và có thể phục hồi chúng với 80% công suất ban đầu.
Đây là một bước tiến bộ vượt bậc so với các loại pin thông thường vì chúng có thể sạc lại và không chứa kim loại nặng độc hại, do đó thân thiện hơn với môi trường. Ngoài ra xi măng sống vẫn có thể cung cấp năng lượng khi nhiệt độ xuống 0 độ C, và ở mức nhiệt độ phòng (20 - 33 độ C).
Nhóm nghiên cứu cho biết công nghệ này có thể được tích hợp vào các cấu trúc xây dựng như tường, móng hoặc cầu, đồng thời cũng có thể hỗ trợ cung cấp một phần năng lượng tương tự như các tấm pin mặt trời.
Dù đây là một ý tưởng thú vị, song xi măng sống vẫn chưa sẵn sàng để sử dụng tại các công trường xây dựng. Độ kiềm tự nhiên trong xi măng đặt ra thách thức cho sự sống còn của vi khuẩn và hiệu suất của các vi sinh vật hoạt động nhờ điện rất phụ thuộc vào môi trường.
Nhóm nghiên cứu đang tập trung vào các giải pháp khả thi như tạo ra chủng vi khuẩn mạnh hơn và điều chỉnh độ xốp của xi măng để cung cấp dinh dưỡng tốt hơn.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Cell Reports Physical Science.