ABD’nin önde gelen eğitim ve araştırma kurumlarından olan MIT (Massachusetts Institute of Technology), yine dikkat çekici bir çalışmayla karşımızda. MIT araştırmacıları tarafından geliştirilen yeni “elektron iletken beton” (ec³), sıradan binaları ve yolları devasa depolama sistemine dönüştürebilir. Çünkü araştırma ekibinin geliştirdiği yeni karışım, betonun hem yapı malzemesi hem de süperkapasitör görevi görmesini sağlıyor. Üstelik son versiyon, önceki nesle göre 10 kat daha fazla enerji depolayabiliyor. MIT’nin “EC³ Hub” adıyla yürüttüğü çalışmada çimento, su, nano boyutta karbon siyahı ve elektrolitler, özel bir formülle birleştiriliyor. Bu karışımın içinde kendiliğinden oluşan iletken “nanonetwork” (nano ölçekte bir elektrik iletim ağı), betonun yalnızca yük taşıyan bir yapı malzemesi değil, aynı zamanda elektrik depolayabilen bir sistem hâline gelmesini sağlıyor.
Bu yaklaşım, şehir altyapısının işlevini kökten değiştirebilir. Bu proje sayesinde beton, sadece duvarları, köprüleri ya da kaldırımları oluşturan bir yapı malzemesi olmanın ötesine geçip, enerji depolayan dev pillerin yapı taşı hâline de gelebilir. Böylesi bir evrim, güneş panellerinden gelen fazla elektriği doğrudan binaların duvarlarında saklamak ya da elektrikli araçları şarj eden yollar yapmak gibi füturistik senaryoların gerçeğe dönüşmesinin önünü açabilir. Yani bu teknolojinin olgunlaşması hâlinde kentler, kendi enerjisini depolayıp yönetebilen “canlı altyapılara” dönüşebilir.
MIT araştırmacılarından Prof. Admir Masic, “Beton dünyada en çok kullanılan yapı malzemesi. Eğer bu kadar yaygın bir materyali aynı zamanda enerji depolamak için de kullanabilirsek, sürdürülebilirlik açısından muazzam bir kazanım elde ederiz.” diyerek projenin dönüşüm potansiyeline dikkat çekiyor.
Betona Eklenen Karbon Siyahı, Yalıtkan Yapıyı Dönüştürüyor
Yeni geliştirilen elektron iletken beton (EC³), aslında klasik betonun üretim mantığını kökten değiştiren bir yaklaşım üzerine kurulu. Normalde beton; çimento, su, kum ve çakıl gibi bileşenlerden oluşan, elektriksel olarak yalıtkan bir malzemedir. Ancak MIT ekibi, bu karışıma nano ölçekte karbon siyahı (carbon black) ekleyerek çimentonun içinde rastgele değil, belirli bir düzende iletken ağlar oluşmasını sağlamayı başardı. Bu ağ, elektriğin betonun içinde serbestçe dolaşmasına izin veriyor. Sonuçta ortaya hem mekanik dayanımı yüksek hem de elektrokimyasal depolama kapasitesine sahip bir yapı malzemesi çıkıyor.
Bu sistem, süperkapasitör mantığıyla çalışıyor. Yani enerji, kimyasal reaksiyonla değil, yüzeydeki elektrik yüklerinin depolanması yoluyla biriktiriliyor. Bu sayede EC³, klasik pillerin aksine çok daha hızlı şarj olup boşalabiliyor, ayrıca binlerce kez döngüye girebiliyor. Deneysel prototiplerde, yalnızca birkaç santimetrelik EC³ bloklarının LED lambaları yakabilecek kadar enerji depolayabildiği gösterildi. Araştırmacılar, bu kapasitenin malzeme kalınlığıyla doğru orantılı olarak arttığını ve bir evin günlük enerji ihtiyacını karşılayacak büyüklükte sistemlerin teorik olarak mümkün olduğunu belirtiyor.
MIT’nin paylaştığı verilere göre, 45 metreküplük EC³ betonla kaplı bir temel, yaklaşık 10 kWh enerji depolayabiliyor; bu da bir güneş paneli sisteminden gelen enerjinin gün boyunca depolanıp geceleri kullanılabilmesi anlamına geliyor. Ayrıca bu yapı, güneş panelleri, elektrikli araç şarj sistemleri veya şehir şebekesiyle doğrudan entegre olabilecek şekilde tasarlanabiliyor.
Projeyle ilgili dikkat çekici bir diğer detay, EC³’ün üretim maliyetlerinin geleneksel betona oldukça yakın olması. Kullanılan karbon siyahı, endüstride yaygın şekilde kullanılan ve ucuz bir madde. Bu da teknolojinin laboratuvar dışında uygulanabilirliğini artırıyor. Bununla birlikte, araştırmacılar hâlâ ölçeklenebilirlik, uzun vadeli dayanıklılık ve nem gibi çevresel etkenlerin hesaba katılması gibi konularda araştırmalarını sürdürüyor. Ayrıca, enerji depolama kapasitesinin artırılması için karbon nano tüpler ve grafen katkılı versiyonlar da test ediliyor.
Eğer bu sistem gerçek dünyada başarılı biçimde uygulanabilirse, enerji depolama sorununa yapı ölçeğinde bir çözüm sunabilir. Şehir altyapısının kendisi bir “batarya ağına” dönüşebilir. Tabii bunun için hâlâ aşılması gereken pek çok engel var ama MIT’nin bu çalışması geleceğin şehirlerini tasarlamak için heyecan verici bir kapı aralıyor.
