Présent en abondance, le matériau (ciment et noir de carbone) pourrait être utilisé dans les structures des bâtiments dans le but d’assurer le stockage d’énergie.
L’irrégularité de certaines sources d’énergie renouvelable pose un défi majeur pour assurer un approvisionnement électrique stable et la résilience des réseaux. La production d’énergie éolienne ou solaire varie en fonction des conditions météorologiques, ce qui ne permet pas d’atteindre la même régularité que les barrages hydroélectriques, aisément contrôlables, ou les centrales nucléaires.
L’idéal serait d’accumuler l’énergie pendant les périodes de surplus pour la redistribuer lorsque la demande est élevée. Cependant, les solutions actuellement disponibles présentent encore des imperfections et sont souvent onéreuses. Néanmoins, des chercheurs du MIT semblent avoir découvert une solution prometteuse.
Stockage de l’énergie dans le béton
Une équipe de chercheurs a réussi à créer un supercondensateur, un dispositif spécialement conçu pour stocker de l’énergie, en utilisant des matériaux communs et familiers : le ciment et le noir de carbone dérivé de suies.
Le professeur Admir Masic, co-auteur de l’étude publiée dans la revue PNAS, qualifie ce matériau d’exceptionnel : « Il s’agit d’une combinaison entre le matériau artificiel le plus largement utilisé au monde, le ciment, et le noir de carbone. Ces matériaux existent depuis au moins deux millénaires et, lorsqu’ils sont agencés de manière précise, créent un nano-composite conducteur ».
Les chercheurs envisagent la possibilité d’intégrer ce dispositif dans la structure des bâtiments pour proposer, par exemple, une recharge aux véhicules électriques et, surtout, pour stocker de l’énergie en fonction des besoins. Selon les estimations, un bloc de béton d’environ 42 mètres cubes pourrait stocker la consommation quotidienne moyenne d’un foyer.
Capacités conséquentes avec le supercondensateur de ciment et de noir de carbone
Le noir de carbone a servi à la rédaction des plus anciens manuscrits bibliques connus, à savoir les manuscrits de la mer Morte.
« Ces matériaux, existant depuis au moins 2 millénaires, lorsqu’ils sont combinés de manière précise, créent un nanocomposite conducteur, et c’est à ce moment que les choses deviennent intéressantes », a également expliqué Admir Masic. De manière plus concrète, les chercheurs ont mis au point un prototype de supercondensateur qui pourrait stocker de manière extrêmement efficace l’énergie renouvelable produite.
Selon les scientifiques, la structure obtenue présente une capacité de stockage remarquablement élevée. Les experts américains ont mené des essais en utilisant des supercondensateurs d’à peu près un centimètre de diamètre et un millimètre d’épaisseur. Leur observation : un bloc de supercondensateur de 45 mètres cubes serait capable de stocker 10 kilowattheures (kWh) d’énergie, ce qui correspond à la consommation quotidienne moyenne d’un ménage.
De futures habitations assurant le stockage de l’énergie renouvelable ?
Selon les chercheurs du MIT aux États-Unis, ce dispositif pourrait être facilement reproduit avec des coûts relativement modérés. Son avantage majeur réside dans sa polyvalence, rendue possible par l’utilisation répandue du ciment à travers le monde.
Actuellement, les batteries de stockage existantes sont fabriquées à partir de divers matériaux, notamment le lithium, ce qui engendre certaines problématiques : Le lithium est relativement limité au niveau de son approvisionnement mondial et son extraction a également des impacts environnementaux négatifs.
En revanche, le prototype développé par le MIT, principalement composé de ciment, présente des avantages significatifs en tant que solution : Mieux adaptée aux besoins, plus économique et abordable et plus accessible. Ce supercondensateur pourrait ainsi contribuer à optimiser les systèmes de production et d’approvisionnement en énergies renouvelables. Quelles applications pratiques pourraient en découler ?
Le ciment est un matériau fondamental dans de nombreuses constructions. D’après les spécialistes, ce mix de ciment et de noir de carbone pourrait être utilisé comme fondations pour des maisons ou des immeubles. Le point fort ? Ces structures pourraient stocker l’énergie produite par des panneaux solaires installés sur les toits. Cette énergie pourrait ensuite être utilisée au moment souhaité ou en cas de besoin, notamment pendant les pics de demande sur le réseau.
Une autre idée serait d’utiliser ce mélange pour construire des autoroutes. Selon les chercheurs, ces autoroutes pourraient permettre de charger instantanément les véhicules électriques qui y circulent.
Ces applications potentielles sont réellement révolutionnaires. Bien qu’elles puissent sembler sorties tout droit de la science-fiction, elles sont parfaitement envisageables et plausibles. Pour Franz-Josef Ulm, cette technologie représente même « une nouvelle façon de considérer l’avenir du béton dans le contexte de la transition énergétique ». Cependant, un aspect de ce prototype de supercondensateur requiert une attention particulière. Il est crucial de trouver un équilibre entre la capacité de stockage et la résistance du matériau. En effet, en augmentant la proportion de noir de carbone : Le supercondensateur peut stocker davantage d’énergie mais il perd en résistance.
Cette réduction de résistance pourrait avoir des conséquences graves s’il était utilisé pour des routes ou des fondations de bâtiments. Néanmoins, il est indiscutable que cette innovation pourrait marquer une étape cruciale dans la marche vers la transition écologique indispensable.
