Ontdekking van Chinese universiteit: slim beton dat stroom opwekt en opslaat
Een brug die niet alleen verkeer draagt, maar ook stroom levert. Een stoep die de straatlantaarns voedt met temperatuurverschillen tussen dag en nacht. Klinkt als sciencefiction, maar dankzij een slimme vondst uit China komt het ineens een stuk dichterbij.
Onderzoekers van Southeast University in Nanjing ontwikkelden een nieuw soort beton dat niet alleen stevig is, maar ook elektriciteit opwekt én tijdelijk opslaat. Volgens de wetenschappers kan dit 'slimme beton' op termijn een belangrijke rol gaan spelen in duurzame stedenbouw.
Plantenstengels voor inspiratie
De inspiratie kwam uit de natuur. Het team van professor Zhou Yang keek naar hoe plantenstengels zijn opgebouwd: laagjes met elk hun eigen functie. Dat idee vertaalden ze naar een betonmengsel met lagen van gewoon cement en een hydrogel op basis van polyvinylalcohol. Die gelaagde structuur zorgt voor een bijzonder effect. Door temperatuurverschillen tussen bijvoorbeeld tussen dag en nacht gaan ionen, kleine geladen deeltjes, zich sneller bewegen. Het gevolg daarvan is dat er een elektrische spanning in het materiaal zelf ontstaat.
Hotspot voor ionenuitwisseling
Gewoon cement heeft ook een licht thermo-elektrisch effect, maar dat is marginaal. Bij het nieuwe materiaal ligt de zogeheten Seebeck-coëfficiënt op 40,5 millivolt per graad temperatuurverschil, een klein tienvoud van wat eerder haalbaar was. Die winst zit ’m in de interactie tussen de lagen door de toevoeging van een hydrogel. De overgangsgebieden blijken hotspots voor ionenuitwisseling. Het versnelt de beweging van hydroxide-ionen (OH⁻), terwijl calciumionen (Ca²⁺) op strategische plekken worden vastgehouden. En zo levert het een materiaal op dat niet alleen geschikt is voor bruggen, muren of wegen, maar ondertussen ook energie levert.
Beton slaat stroom op
Wat het extra interessant maakt: het beton kan de opgewekte stroom tijdelijk opslaan. Denk aan bruggen die hun eigen sensoren van stroom voorzien. Of stoepen die overdag energie verzamelen en die 's avonds gebruiken voor verlichting. Bekabeling of externe stroombronnen worden daarmee een stuk minder nodig. Dat scheelt materiaal, kosten én energie. De betonsector staat op wereldschaal bekend als een grote CO₂-uitstoter omdat het zo veel wordt gebruikt. "Weliswaar is de uitstoot in Nederland een stuk lager door o.a. cement te vervangen door andere stoffen, maar wordt er door de sector gekeken om die emissie verder terug te dringen. Beton dat ook als energiedrager functioneert, past precies in dat plaatje.", aldus Remco Kerkhoven, adviseur Betonhuis
CO₂ uit de lucht nemen
Er wordt ook al geëxperimenteerd met beton dat CO₂ opneemt uit de lucht. Tel daar stroomopwekkend én opslagvermogen bij op, en je krijgt iets wat tot voor kort als toekomstmuziek klonk. Maar in het lab van Zhou Yang klinkt die muziek al behoorlijk hard. De technologie zit nog in de testfase maar heeft duidelijk potentie. In een wereld waarin infrastructuur steeds slimmer wordt, kan zelfvoorzienend beton zomaar een hoofdrol gaan spelen.
