Descubren Cómo Convertir Ladrillos Tradicionales en Baterías

El ladrillo de arcilla cocida es uno de los materiales de construcción más importantes para la estructura de cualquier edificación.

Desde hace miles de años, ha sido utilizado únicamente para la creación de obras arquitectónicas, edificios y monumentos. Sin embargo, estudios recientes indicaron que se pueden convertir ladrillos tradicionales en baterías. Abriendo así, la posibilidad de ser implementados en el futuro con un enfoque distinto e innovador.

A mediados de agosto, un equipo de investigadores de la Universidad de Washington en Saint Louis (Estados Unidos); creó un método que permite al ladrillo contener energía eléctrica. Con esta invención, se puede considerar al ladrillo como un posible contenedor de energía, y se espera que pueda ser utilizado en futuras construcciones. Esto forma parte de la propuesta del equipo encargado del estudio, ya que se busca darle un mejor aprovechamiento al uso del material.

Un ladrillo está compuesto principalmente por la unión de sílice (SiO2), alúmina (Al2O3) y hematita (α-Fe2O3), siendo este último el responsable del color rojizo del ladrillo. Asimismo, la hematita se considera una precursora inorgánica y económica. Además, cumple un rol fundamental para el almacenamiento de la energía.

Durante el estudio, el equipo de investigación descubrió que un ladrillo cerámico puede tener la capacidad de almacenar hasta 3 voltios en 10 segundos. Esto equivale a mantener encendida una LED verde por 10 minutos, además, algunas piezas de este ladrillo pueden cargar un diodo emisor de luz.

Otro estudio, reveló que 50 ladrillos unidos son capaces de dar luz de emergencia durante cinco horas. Asimismo, un muro de ladrillos recubierto puede recargarse hasta 10.000 veces, manteniendo cerca del 90% de su capacidad eléctrica.

 

¿Cómo guardan los ladrillos la energía?

Para hacer que un ladrillo cerámico se convierta en contenedor de energía, los investigadores cubrieron su superficie con un polímero. Este método hizo que los ladrillos pudiesen ser considerados como supercondensadores. Estos, almacenaron energía eléctrica, e inclusive, pudieron conectarse a paneles solares.

Por otro lado, la estructura porosa de un ladrillo beneficia el almacenamiento de energía, gracias al área de superficie que otorgan los poros. También, hay que destacar que la arcilla contenida en un ladrillo está compuesta por óxido de hierro (FE2O3), un componente importante para este método.

Uno de los científicos encargados de la investigación, detalló el proceso y los resultados del estudio en un informe preliminar. Este escrito fue publicado en un artículo titulado “Energy storing bricks for stationary PEDOT supercapacitors”. Como era de esperarse, llamó la atención de muchos expertos por los buenos resultados obtenidos.

En dicho artículo, se explica que, debido a la estructura del ladrillo macizo, su solidez y el óxido de hierro, fue posible desarrollar electrodos PEDOT. Además, se indica que la tecnología de supercondensadores es un proceso escalable, y capaz de proveer electricidad a dispositivos integrados en estructuras arquitectónicas.

Actualmente, el equipo de investigadores sigue esforzándose en aumentar la cantidad de energía que los ladrillos pueden almacenar. Para ello, se intenta transformar la estructura de nanofibras en compuestos que posean otros semiconductores. De esta manera, se lograría aumentar la cantidad de energía almacenada.

Además, se busca ampliar la síntesis química para reducir costos y tener una producción de este tipo de ladrillos más rápida y eficiente. También, se promueve el autoensamblaje dentro de los ladrillos, logrando que las nanofibras formen patrones 3D y aumenten el área de superficie. El objetivo general de los especialistas es desarrollar ladrillos con patrones, listos para apilarse sin el uso de cables.

 

¿Qué recubre a los ladrillos para hacer que almacenen energía?

Para que los ladrillos fueran capaces de almacenar energía, los investigadores desarrollaron un polímero conductor de electricidad. Esto fue comprobado en una de las pruebas principales del estudio, donde lograron que un ladrillo macizo pudiese encender un LED. Se recurrió a la conversión del pigmento rojo del ladrillo en un plástico conductor. Este proceso fue explicado más a detalle por Julio D’Arcy, en el informe de su investigación publicado para Nature Communications.

  • Inicialmente, rellenan los poros de los ladrillos con un vapor ácido haciendo que se disuelva el óxido de hierro.
  • El vapor de ácido hace que se convierta en una forma reactiva de hierro, posibilitando la síntesis química.
  • Después, esparce un gas a través de las cavidades del ladrillo, para rellenarlas con un material a base de azufre que reacciona al hierro.
  • Luego de esto, el material absorbe los iones e inicia la reacción de polimerización, dando como resultado, al PEDOT.
  • Este polímero cubre todos los poros y, también, cumple la función de ser el principal contenedor de energía del ladrillo.
  • La superficie del ladrillo se recubre con nanofibras, parecidas a los filamentos producidos por hongos.

La estructura de nanofibras del polímero tiene una baja resistencia eléctrica y una extensa superficie, lo cual es ideal para las aplicaciones energéticas.

 

¿Los ladrillos podrían ser las baterías en las casas del futuro?

Pensar en la posibilidad de construir casas sustentables en el futuro, ya no es una idea tan descabellada. Esto puede ser un gran avance arquitectónico y se tendría un mejor uso de los espacios del hogar o edificios.

Pero a pesar de los avances de la investigación, aún no se tienen datos certeros en cuanto a la efectividad del ladrillo como una batería. En las demostraciones realizadas por el equipo de investigación, fueron utilizados equipos LED para las pruebas y estos requieren de una mínima cantidad de energía. Sin embargo, los investigadores también indican, que una pared de ladrillos unidos es capaz de iluminar levemente un hogar por cinco horas.

Las reacciones químicas convierten a los ladrillos macizos en almacenes de carga estática con una gran ventaja adicional que hace posible una recarga rápida. Aunque por los momentos, los ladrillos solo pueden contener una minúscula fracción de energía (equivalente al 1% de baterías de iones de litio).

También se creía en el efecto negativo causado por las reacciones químicas para la creación de ladrillos eléctricos. Sin embargo, los investigadores desestimaron que la calidad del ladrillo se vea afectada y cause riesgos para una construcción.

Por otra parte, algunos especialistas adversos a este estudio se mostraron cautos ante los resultados. Algunos de ellos piensan que, a pesar de que las pruebas realizadas muestran avances, aún está lejos para la aplicación práctica a gran escala. A pesar de ello, los investigadores continúan motivados con el proyecto. Ellos indican que los estudios siguen en proceso, los resultados muestran avances significativos, y el futuro parece prometedor.

 

Leyenda: Un dispositivo en tándem compuesto por tres supercondensadores de ladrillo recubiertos de PEDOT y conectados en serie enciende un diodo emisor de luz blanca durante 10 min.
Crédito: Wang et al.
Compartir

No hay comentarios

Deja un comentario: