Bacteriën helpen cement om energie op te slaan
Posted by managing21 on 12th september 2025
Wetenschappers van Aarhus Universiteit hebben een manier gevonden om beton tot leven te brengen. Door bacteriën aan het cement toe te voegen, kan het bouwmateriaal niet alleen structurele functies vervullen, maar ook elektriciteit opslaan en afgeven. Het resultaat is een biohybride supercondensator die zichzelf kan regenereren en in de toekomst mogelijk muren, bruggen en andere infrastructuur kan veranderen in herbruikbare energiebronnen.
Het onderzoeksteam van de Aarhus Universiteit heeft aangetoond hoe cement, het meest gebruikte bouwmateriaal in de wereld, kan worden omgevormd tot een levend energie-apparaat. Door energie-producerende bacteriën in cement te verwerken, hebben de wetenschappers een biohybride supercondensator gecreëerd met verrassend hoge prestaties en een opmerkelijk vermogen om zichzelf in de loop van de tijd te regenereren.
“We hebben structuur en functie gecombineerd”, benadrukt onderzoeksleider Qi Luo daarbij. “Het resultaat is een nieuw soort materiaal dat zowel een gewicht kan dragen als energie kan opslaan, maar dat bovendien ook zijn prestaties kan herstellen wanneer het van voedingsstoffen wordt voorzien.”
Beton wordt omschreven als een inerte en levensloze stof. Maar deze nieuwe studie volgt een radicaal andere benadering. Het Deense team voegde aan het bouwmateriaal de bacterie Shewanella oneidensis, die bekendstaat voor haar vermogen om elektronen naar oppervlakken buiten de cel te verplaatsen. Dit proces wordt extracellulaire elektronentransfer genoemd en maakt van de bacterie een soort natuurlijke elektriciteitskabel, die lading aan zijn omgeving kan doorgeven.
“Eenmaal ingebed in de cementmatrix creëren deze bacteriën een netwerk van dragers dat zowel elektrische energie kan opslaan als afgeven”, verduidelijkt Qi Luo. “Zelfs in dit vroege stadium toont het materiaal prestaties die opmerkelijk superieur zijn aan de niveaus van traditionele systemen van energie-opslag die op cement zijn gebaseerd, wat veelbelovend is voor toekomstige toepassingen. Wat misschien het meest opvallend is, is dat het materiaal blijft functioneren zelfs nadat de microben zijn gestorven en dat het systeem weer tot leven kan worden gebracht.”
Voedingsoplossing
Omdat de microbiële activiteit door een tekort aan voedingsstoffen of omgevingsstress geleidelijk afneemt, ontwierp het team in het cement een geïntegreerd microfluïdisch netwerk. Dat is een fijn kanalenstelsel dat vloeistof kan transporteren. Langs deze kanalen kan een voedingsoplossing met eiwitten, vitaminen, zouten en groeifactoren worden toegediend. Op deze manier kunnen de bacteriën in leven worden gehouden of kan het systeem opnieuw worden geactvieerd. Met deze methode kan tot 80 procent van de oorspronkelijke energiecapaciteit worden hersteld.
In de praktijk opent dit de deur naar herbruikbare energie-materialen die hun functie behouden zonder dat batterijen vervangen of dure herstellingen uitgevoerd hoeven te worden. De onderzoekers hebben het materiaal ook onder extreme omstandigheden getest. Zelfs bij vrieskou en hoge temperaturen behield het cement zijn vermogen om elektriciteit op te slaan en af te geven. En wanneer zes cementblokken in serie werden verbonden, leverden ze voldoende energie om een led-lamp van elektriciteit te voorzien.
“Dit is niet louter een laboratoriumexperiment,” zegt Qi Luo. “Wij zien deze technologie in echte gebouwen geïntegreerd. Door het aanbieden van een lokale energieopslag kan het concept worden gebruikt in muren, funderingen of bruggen, onder meer als ondersteuning van hernieuwbare energiebronnen zoals zonnepanelen. In een gewone kamer, gebouwd met bacterierijk cement, zouden de muren zelfs bij een bescheiden energiedichtheid van 5 wattuur per kilogram ongeveer 10 kilowattuur kunnen opslaan. Dat is voldoende om een standaard bedrijfsserver een hele dag van elektriciteit te voorzien.”
Nu de wereld verschuift naar hernieuwbare energiebronnen, groeit de behoefte aan een flexibele, betaalbare en duurzame energieopslag. Traditionele batterijen zijn afhankelijk van zeldzame en dure materialen zoals lithium en kobalt en degraderen in de loop van de tijd. Het nieuwe materiaal dat op cement is gebaseerd bestaat daarentegen uit overvloedige en goedkope componenten en kan op grote schaal worden geproduceerd. De gebruikte bacteriën komen van nature voor en zijn milieuvriendelijk.
Posted in biotechnologie, energie, Stad, wetenschap | Reacties uitgeschakeld voor Bacteriën helpen cement om energie op te slaan