"Lebender Zement" macht Häuser zu Akkus

So wie bei Fahrzeugen versucht wird, Energie direkt in der Karosserie zu speichern, verfolgt die Forschung bei Gebäuden und Zement ein ähnliches Ziel. Demnach könnte der Zement des Fundaments oder der der Wände als Stromspeicher verwendet werden.

An der dänischen Universität Aarhus wurde eine Zementart entwickelt, die tatsächlich als Akku dienen könnte. Dafür werden spezielle Bakterien (Shewanella oneidensis) in die Zementmatrix eingebettet, sodass daraus ein biohybrider Superkondensator wird. Dieser kann elektrische Energie speichern und wieder abgeben. 

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Speicherfähigkeit bleibt erhalten

Selbst wenn die Mikroben abgestorben sind, bleibt die Fähigkeit, Energie zu speichern, erhalten. Das schreibt das Forschungsteam in einem Fachartikel. Über ein integriertes Mikronetzwerk könnten dem Zement neue Nährstoffe zugefügt werden, wodurch sich die Mikroben wieder zum Leben erwecken lassen. 

Auf diese Weise sei es möglich, rund 80 Prozent der ursprünglichen Speicherkapazität wieder herzustellen. Hitze und Kälte könne dem lebenden Stromspeicherzement nichts anhaben, heißt es. 

"Das ist nicht nur ein Laborexperiment", sagt Qi Luo, der an der Forschung beteiligt ist: "Wir stellen uns vor, dass diese Technologie in reale Gebäude integriert wird – in Wände, Fundamente oder Brücken." Dort könne sie erneuerbare Energiequellen, wie Solarpaneele oder Windräder, durch lokale Energiespeicherung unterstützen.

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Vielversprechende Tests

"Man stelle sich einen ganz normalen Raum vor, der mit einem solchen Zement gebaut ist: Selbst bei einer moderaten Energiedichte von 5 Wh/kg könnten allein die Wände etwa 10 kWh speichern – genug, um einen Standard-Enterprise-Server einen ganzen Tag lang zu betreiben", so der Forscher.

Die Forscher konnten in einem Experiment mehrere kleine Zementblöcke miteinander verbinden, um daraus genug Energie zu ziehen, mit der eine LED-Lampe betrieben werden konnte. Künftig soll der stromspeichernde Zement als Puffer für Solaranlagen oder Windkraft herangezogen werden. 

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Ähnliche Forschung am MIT

An der renommierten US-Universität MIT wird ebenso an Zement gearbeitet, der als Energiespeicher dienen kann. Forscher haben einen Superkondensator aus einem Gemisch aus Zement, Wasser und Ruß entwickelt. Durch diese Zusammenmischung entstehe ein elektronenleitendes Netzwerk aus Kohlenstoff, das den Zement durchdringt.

Die zahllosen Verästelungen dieses Kohlenstoffnetzwerkes weisen eine fraktalartige Struktur auf, wodurch die Oberfläche der leitenden Elektroden massiv gesteigert werden kann. Gleichzeitig behalte der Beton seine Tragfähigkeit.

Das MIT-Forschungsteam hat 2023 vorgerechnet, dass ein ausreichend tragfähiger Betonwürfel mit einer Kantenlänge von 3,5 Meter und einem Volumen von rund 45 Kubikmeter ausreichen würde, um ungefähr 10 kWh an Energie zu speichern. Das wäre in etwa so viel Energie, wie ein Haushalt pro Tag verbraucht.

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