Опрос
|
реклама
Быстрый переход
В США изобрели углеродно-отрицательный «бетон» — он поглощает CO₂, пока затвердевает
09.12.2025 [20:16],
Геннадий Детинич
Учёные из Вустерского политехнического института (WPI) в штате Массачусетс разработали углеродно-отрицательный строительный материал, назвав его ферментативным структурным материалом (Enzymatic Structural Material, ESM). Материал создаётся с помощью биотехнологии, когда фермент служит катализатором химических реакций с вовлечением в них атмосферного CO₂. «Зелёный бетон» растёт на поглощаемом углероде как на дрожжах, отвердевая в течение суток. 
Источник изображений: WPI Исследователи напомнили, что производство бетона в мире ежегодно выбрасывает в воздух около 8 % всего углекислого газа от совокупной деятельности человека. Это очень энергоёмкий процесс, отказаться от которого нельзя — население Земли растёт, как и растёт потребность в новом жилье. Попытки заменить классический бетон на что-то другое с теми или иными добавками (золой, гидрогелем и даже грибами) пока не увенчались успехом: альтернативы либо недолговечны и непрочны, либо обходятся слишком дорого. Разработанная в WPI технология производства ESM-материала опирается на то, что такой фермент, как углеродная ангидраза, ускоряет превращение растворённого в воде CO₂ в твёрдый карбонат кальция, который связывает частицы песка в прочные каркасы (песок является добавкой в растворе). Всё происходит при комнатной температуре и нормальном давлении, без высокотемпературного обжига и длительного отверждения.  В отличие от обычного бетона, который при производстве 1 м³ выделяет около 330 кг CO₂, новый материал поглощает 6,1 кг углекислого газа для производства того же объёма. Этот материал обладает прочностью на сжатие до 25–30 МПа (достаточно для несущих конструкций), водостойкостью, ремонтопригодностью и возможностью полной переработки. Он формируется в готовые панели, блоки или кровельные элементы всего за несколько часов, что резко снижает энергозатраты и трудоёмкость строительства, тогда как на отвердевание бетона может уходить до одного месяца тёплой погоды. Результаты исследования опубликованы 5 декабря 2025 года в журнале Matter. Авторы подчёркивают, что даже частичное замещение традиционного бетона на ESM способно значительно сократить углеродный след строительной отрасли. Материал рассматривается как перспективная основа для доступного экологически чистого жилья, быстровозводимых конструкций и восстановления после стихийных бедствий, что способно приблизить строительную отрасль к целям углеродной нейтральности и замкнутой экономики. При этом авторы не рекомендуют спешить с внедрением нового материала, призывая испытать его в разных климатических и погодных условиях. В MIT на порядок улучшили батарею из бетона — фундамент сможет питать дом в течение суток и дольше
03.10.2025 [15:16],
Геннадий Детинич
Учёные Массачусетского технологического института (MIT) продолжают развивать идею батареи из цемента, что обещает в корне изменить подход к строительству. Ещё в 2023 году учёные разработали проводящий электроны углеродный бетон (ec3), смешивая цемент, воду и технический углерод, превращая кирпичи, фундамент или бетонные плиты в суперконденсаторы для хранения возобновляемой энергии. Новая батарея превзошла все ожидания. 
Источник изображений: MIT Благодаря совершенствованию технологии с возможностью изучать структурные элементы бетонной батареи в процессе работы с помощью волоконно-оптической томографии и других инструментов, ёмкость хранения энергии удалось увеличить в девять раз, что приближает технологию к практическому применению в строительстве. Ключевые характеристики обновлённого бетона впечатляют: всего 5 м³ материала — объёмом с обычную стену подвала — достаточно для покрытия суточных энергопотребностей среднего дома. Ранее для той же цели требовалось 45 м³, что делало технологию менее привлекательной. Один кубический метр ec3, сопоставимый по размеру с холодильником, хранит более 2 кВт·ч энергии, способной обеспечить работу того же холодильника в течение суток. Улучшения достигнуты также в процессе поиска оптимального электролита — им пропитывается слой бетона между цементными электродами с включением очищенной сажи (технического углерода). Наилучшим оказался органический электролит на основе ацетонитрила с солями четвертичного аммония, повысивший эффективность накопления энергии. Для демонстрации возможностей бетона ec3 команда MIT вдохновилась древнеримской архитектурой и создала модель арки, включающей электроды суперконденсатора. Эта конструкция не только выдерживала соответствующие нагрузки, но и питала светодиодную подсветку на 9 В, иллюстрируя комбинацию несущей способности и энергоносителя. 
Наборной элемент из бетона с пропиткой электролитом питает вентилятор и игровую консоль При увеличении нагрузки наблюдался интересный эффект: начинал мигать светодиод, что, по словам учёных, может служить примером встроенной системы самоконтроля конструкций. В реальных строениях такое сочетание арки и батареи могло бы сигнализировать о стрессе материала от ветра или других факторов, позволяя следить за целостностью конструкции. Проделанная работа может рассматриваться как первые шаги к переосмыслению бетона — самого распространённого материала на планете — как многофункционального элемента чистой энергетики, способствующего развитию решений для хранения солнечной и ветровой энергии. В США придумали бетон с фазовым переходом — он растапливает снег и лед без соли и реагентов
19.06.2024 [17:08],
Геннадий Детинич
В странах с холодным климатом вопросы уборки снега и льда с транспортных магистралей — это постоянная и крайне дорогостоящая проблема. В США на очистку дорог зимой ежегодно тратится свыше $2,3 млрд. И это не считая последствий аварий, часто с трагическим концом. Учёные из Пенсильвании создали незамерзающее дорожное покрытие, которое с помощью эффекта фазового перехода могло бы самостоятельно разогреваться и освобождаться от снега и льда. 
Источник изображения: Drexel University В качестве присадки к бетону для заливки дорог исследователи из Дрексельского университета (Drexel University) использовали парафин. Это получаемое из нефти органическое соединение способно выделять тепло при переходе из жидкого состояния в твёрдое. Тем самым парафин в составе бетона должен разогревать дорожное покрытие в процессе отвердевания при охлаждении окружающей среды ниже определённой температуры. В идеале — при достижении температуры замерзания воды. Рядом с парковкой университета учёные залили три плиты со сторонами 76 × 76 см каждая: одну без каких-либо добавок, вторую с микрокапсулами парафина и третью с пористым естественным наполнителем (типа щебня), предварительно выдержанным в парафине. За плитами было установлено видеонаблюдение и слежение с помощью датчиков. Их состояние и состояние снежного покрытия на плитах отслеживалось три года, что позволило сделать далеко идущие выводы. Выяснилось, что самым эффективным оказалось покрытие с наполнителем, предварительно выдержанным в парафине. Температура такого покрытия плавно снижалась в течение 10 часов, поддерживая в материале плюсовую температуру (от 5,6 °C до 12,8 °C) и не давая образовываться на нём льду и собираться слою снега. Затем материал «перезаряжался» на следующие сутки во время дневного повышения температуры и снова начинал работать после снижения температуры ночью. При затяжном снижении температуры всё это не работает, но в межсезонье и оттепели — вполне, что лучше, чем ничего, когда бетон промерзает, а вода в трещинах начинает пучить покрытие. Бетон с микрогранулами парафина показал себя хуже. Он выделял тепло в два раза быстрее — примерно за пять часов. Учёные объяснили это тем, что в пористых присадках парафин медленнее переходил из жидкой фазы в твёрдую и дольше отдавал тепло покрытию. Так, переход в твёрдую фазу у парафина в пористых присадках начинался при охлаждении до 3,9 °C, тогда как в виде микрогранул фазовый переход начинался при охлаждении до 5,6 °C. Позже начал работать — отдавал тепло дольше. Это правило позволит повысить эффективность саморазогрева бетона простым способом. «Мы продемонстрировали, что наш самонагревающийся бетон способен растапливать снег самостоятельно, используя только дневную тепловую энергию окружающей среды — и делать это без помощи соли, лопат или систем подогрева, — говорят авторы исследования. — Этот самонагревающийся бетон подходит для горных и северных регионов США, таких как Северо-Восточная Пенсильвания и Филадельфия, где зимой случаются подходящие циклы нагрева и охлаждения». Учёные MIT разработали суперконденсатор из обычного бетона и сажи — запасать энергию можно будет прямо в фундаменте дома
13.06.2024 [01:25],
Анжелла Марина
Учёные представили новую технологию хранения энергии, которая использует недорогие материалы: воду, цемент и технический углерод. Дороги и фундаменты домов теперь смогут стать источником энергии в виде углеродно-цементных суперконденсаторов. 
Источник изображения: Simone Hutsch/Unsplash Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Института биологической инженерии Висса Гарвардского университета разработали инновационный способ хранения энергии, используя воду, цемент и технический углерод (сажу), сообщает BBC. Как выяснилось, технология имеет потенциал для решения проблемы хранения возобновляемой энергии и снижения зависимости от природных ресурсов, таких как литий. Дамиан Стефанюк (Damian Stefaniuk), один из ведущих исследователей проекта, описал момент, когда впервые загорелся светодиод, подключенный к бетонному суперконденсатору, как «чудесный день». Первоначально многие не верили, что это возможно, но последовательное соединение нескольких суперконденсаторов позволило получить напряжение 3 В, достаточное для питания светодиода. Далее исследователи увеличили напряжение до 12 В и даже смогли запитать портативную игровую консоль. 
Источник изображения: Damian Stefaniuk Суперконденсаторы обладают рядом преимуществ перед литийионными аккумуляторами, так как они заряжаются гораздо быстрее и не подвержены снижению ёмкости со временем. Однако, они также быстро разряжаются, что ограничивает их применение в устройствах, требующих стабильной зарядки в течение длительного времени, таких как смартфоны, ноутбуки или электромобили. Тем не менее, исследователи видят большой потенциал в применении углеродно-цементных суперконденсаторов для хранения избыточной энергии, получаемых возобновляемыми источниками, главным образом на ветряных и солнечных электростанциях. Это позволит снизить нагрузку на электросеть в периоды, когда не дует ветер и не светит Солнце. Среди возможных вариантов применения указываются создание дорог, накапливающих солнечную энергию для беспроводной подзарядки электромобилей, и фундаментов домов, хранящих энергию для питания жилых помещений. На данный момент, кубический метр бетонного суперконденсатора может хранить около 300 Вт·ч энергии, что достаточно для питания 10-ваттной светодиодной лампы в течение 30 часов. Исследователи планируют построить более объёмные версии оборудования, в том числе суперконденсатор до 45 кубических метров, способный хранить около 10 кВт·ч энергии, что достаточно для питания целого дома в течение дня. Однако технология ещё не идеальна. Добавление большего количества технического углерода повышает ёмкость суперконденсатора, но одновременно снижает прочность бетона. Кроме того, производство цемента само по себе является источником до 8 % антропогенных выбросов CO2 в мире. Тем не менее, исследователи работают над оптимизацией состава бетона и рассматривают возможность использования цемента с низким уровнем выбросов, производимого из побочных продуктов сталелитейной и химической промышленности. Майкл Шорт (Michael Short), руководитель Центра устойчивой инженерии при Университете Тиссайд в Великобритании, считает это исследование многообещающей инновацией, открывающей множество интересных возможностей использования искусственной среды в качестве носителя энергии. Однако, он также отмечает, что часто новые открытия сталкиваются с проблемами при переходе от лабораторных условий к широкому развёртыванию. Дальнейшие исследования и разработки в этой области могут привести к созданию более эффективных и экологически чистых решений для хранения энергии. |
© 1997—2025 Электронное периодическое издание "3ДНьюс" | Свидетельство о регистрации СМИ Эл ФС 77-22224
выдано Федеральной Службой по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия
При цитировании документа ссылка на сайт с указанием автора обязательна. Полное заимствование документа является
нарушением
российского и международного законодательства и возможно только с согласия редакции 3DNews.
MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
![Российские итоги HUAWEI XMAGE 2025 и выставка «Фото[графическое] путешествие»](https://cdn.3dnews.ru/assets/external/illustrations/2025/11/21/1132762/02.jpg?resize=w400)
