混凝土在我們的生活中無處不在，僅次於水，是全球使用第二多的材料，廣泛應用於建築和基礎設施。近日，丹麥奧胡斯大學的科學家發佈了一項研究，可能重塑我們對混凝土的認知。他們開創了一種利用微生物將混凝土轉化為能量儲存手段的方法。
這項研究發表在《Cell Reports Physical Science》期刊，研究人員將 Shewanella oneidensis 細菌混入混凝土中，創造出一種生物混合材料，能夠儲存電能。這些細菌在混凝土內部建立生物膜，儲存電力，使每個水泥塊變成超級電容器。這些水泥塊的功能類似於電池，可以儲存能量直到需要使用。
與傳統電池不同的是，這種含細菌的混凝土具備再生儲存能力。研究人員發現，注入養分後，這種新型混凝土能恢復高達 80% 的儲存能力，而不會像現有電池那樣隨時間不可逆地衰退。研究的作者之一 Qi Luo 在奧胡斯大學的新聞稿中表示，研究人員「設想這項技術能夠整合到實際建築中，如牆壁、基礎或橋樑，支持可再生能源如太陽能電池板的本地能量儲存。」
目前擁有太陽能電池板的家庭，通常需要安裝家庭電池來儲存電量，但使用這種新型混凝土，部分儲存能力可以來自於住宅建築中使用的混凝土。未來的牆壁能否儲存能量？研究人員創造的這種新型混凝土擁有高能量儲存能力。Luo 解釋道：「想像一下用含細菌水泥建造的普通房間：即使在 5 Wh/kg 的適度能量密度下，牆壁本身就能儲存約 10 kWh 的電量，足夠讓一台標準企業伺服器運行整整一天。」
除了儲存能力驚人外，這種材料在長期使用中表現良好。根據研究，該材料在經歷 10,000 次充放電循環後仍能保持 85% 的原始容量。相比之下，平均鋰離子電池的使用壽命在 300 到 2,400 次循環之間，之後容量會顯著下降。這種混凝土在各種溫度下仍能儲存電力，儘管在嚴寒條件下其容量會下降。
研究發現，儲電微生物在 30 至 37 度 Celsius（86 至 99 度 Fahrenheit）的溫度範圍內最為活躍，並且在接近 80 度 Celsius（176 度 Fahrenheit）時才會崩潰並永久失去儲存能力。即便微生物死亡，它們在混凝土中建立的儲能膜仍能保持顯著的電量。
儘管這種新型混凝土在研究中展現出極大潛力，但尚不會很快進入商業應用。研究作者承認，尚不清楚這些微生物的長期行為，並且還需要進一步研究微生物在僅進行最小維護的情況下如何生存。目前，研究人員尚未確認擴大細菌生產以滿足商業需求的可行性。
某些環境條件，例如微生物周圍環境的鹼度，會顯著改變其儲存能力。此外，如果混凝土用於特別炎熱的環境，則需要某種方式來保護微生物免受熱量影響。因此，儘管這種新型混凝土可能是一項革命性的電池技術，但是否能夠商業化仍然無法確定。然而，儘管存在當前的限制，這一想法依然充滿希望。
