Pesquisadores do MIT publicaram um artigo na Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), anunciando avanços na capacidade de armazenamento de energia de materiais de concreto condutor de carbono. Esse material, chamado EC³, é composto por cimento, nanopartículas de negro de fumo e eletrólitos, formando uma rede condutora dentro do material de construção, permitindo que estruturas como paredes e pavimentos armazenem e liberem energia elétrica. Estruturas arqueadas baseadas em concreto condutor de carbono eletrônico (EC³) integraram eletrodos de supercapacitores, alcançando funcionalidade dupla. O protótipo demonstra capacidade estrutural de suporte e alimenta LEDs, cuja intensidade luminosa varia conforme a carga aplicada, destacando o potencial de monitoramento em tempo real da saúde estrutural via supercapacitores.

A equipe de pesquisa otimizou a formulação do eletrólito e o processo de produção, aumentando quase dez vezes a densidade de armazenamento de energia do concreto EC³. Em 2013, eram necessários 45 metros cúbicos de material para suprir a demanda elétrica diária de uma residência; atualmente, apenas cerca de 5 metros cúbicos são suficientes. O responsável pelo projeto, Admir Masic, afirmou: "O concreto é o material de construção mais utilizado no mundo; por que não aproveitar essa escala para criar funções adicionais?"

O grupo utilizou a técnica de varredura FIB-SEM para analisar, pela primeira vez com precisão nanométrica, a estrutura da rede condutora fractal dentro do concreto EC³. Essa malha ao redor dos poros do material permite a penetração do eletrólito e a formação de caminhos de corrente. Com base nessa descoberta, os pesquisadores testaram diferentes soluções de eletrólitos, incluindo soluções salinas adequadas para ambientes marinhos.

O primeiro autor, Damian Stefaniuk, destacou: "Diversos eletrólitos são compatíveis com o sistema EC³, oferecendo flexibilidade para diferentes cenários de aplicação." A equipe simplificou o processo incorporando o eletrólito diretamente na água de mistura e utilizou um sistema de eletrólito orgânico de sal de amônio quaternário e acetonitrila, permitindo que cada metro cúbico do material armazene mais de 2 kWh, suficiente para suprir o consumo diário de uma geladeira.

Inspirados pela arquitetura romana, os pesquisadores construíram uma cúpula de concreto EC³ com capacidade de suporte e fornecimento de energia. A estrutura suporta seu peso próprio e cargas externas sob 9 volts, ao mesmo tempo em que acende LEDs. Masic acrescentou: "As variações na intensidade luminosa sob tensão podem refletir o estado da estrutura, oferecendo uma nova abordagem para monitoramento da saúde de edifícios."

Atualmente, esse concreto à base de carbono já é aplicado em estradas de descongelamento de neve em Sapporo, Japão. A equipe está desenvolvendo soluções inovadoras para estradas de carregamento de veículos elétricos e residências off-grid, promovendo a evolução do material de construção para funcionalidades múltiplas.