Xi măng tái tạo năng lượng: Vật liệu xây dựng có thể tích trữ điện và phục hồi hiệu suất

Công nghiệp - Năng lượng
12/09/2025 18:12
Nhóm nghiên cứu đến từ Đại học Aarhus, Đan Mạch vừa giới thiệu một loại vật liệu xây dựng đặc biệt có thể tích trữ năng lượng. Đó là xi măng “sống”, có khả năng lưu trữ điện như pin, đồng thời có thể tái kích hoạt hiệu suất khi được cung cấp dưỡng chất cần thiết, mở ra hướng đi mới cho xây dựng xanh và đô thị thông minh.
aa
Nguồn nguyên liệu bất ngờ để sản xuất hydro xanh giúp giảm tới 27% năng lượng điện

Giờ đây, viễn cảnh về một ngôi nhà không chỉ dừng lại ở việc che nắng che mưa mà còn tự chủ động duy trì năng lượng cho các hoạt động thường ngày có lẽ đã không còn xa vời.

Bê tông “sống” hứa hẹn sẽ đem đến nhiều tiềm năng cho xây dựng xanh và hạ tầng bền vững. Ảnh: Jung Getty/Getty Images
Bê tông “sống” hứa hẹn sẽ đem đến nhiều tiềm năng cho xây dựng xanh và hạ tầng bền vững. Ảnh: Jung Getty/Getty Images

Vật liệu thụ động trở thành “pin hạ tầng” sinh học

Trong công bố trên Tạp chí Cell Reports Physical Science, các nhà khoa học đã tích hợp vi khuẩn Shewanella oneidensis vào xi măng. Loài vi sinh này tạo nên mạng lưới dẫn điện tự nhiên, biến khối vật liệu vốn chỉ dùng để chịu lực như xi măng thành một dạng siêu tụ điện sinh học.

“Chúng tôi đã kết hợp đặc tính kết cấu của xi măng với công năng của vi sinh. Kết quả là một vật liệu vừa có thể chịu tải, vừa lưu trữ năng lượng và thậm chí phục hồi hiệu suất khi được cung cấp dưỡng chất”, tiến sĩ Qi Luo, trưởng nhóm nghiên cứu cho biết. Trong quá trình thử nghiệm, chỉ sáu khối xi măng nối tiếp đã đủ để thắp sáng một bóng đèn LED, chứng minh khả năng tích trữ năng lượng ngay cả trong điều kiện khắc nghiệt như giá lạnh hoặc nắng gắt. Ở quy mô lớn hơn, một căn phòng xây bằng loại vật liệu này có thể lưu trữ khoảng 10 kWh, tương đương với nhu cầu vận hành của một máy chủ doanh nghiệp trong một ngày.

Khái niệm cơ bản, đặc tính vi sinh và quy trình chế tạo của Xi măng “sống”. Ảnh: Cell Reports Physical Science (2025).
Khái niệm cơ bản, đặc tính vi sinh và quy trình chế tạo của Xi măng “sống”. Ảnh: Cell Reports Physical Science (2025).

Giải pháp lưu trữ an toàn và bền vững hơn pin truyền thống

Khác với pin hóa học dùng chất điện phân lỏng dễ cháy và xuống cấp theo thời gian, xi măng tích điện tận dụng chính ma trận vật liệu làm giá thể, nơi vi khuẩn tạo ra các “đường dẫn” electron vi mô. Khi nạp, các hạt mang điện được giữ lại; khi xả, chúng giải phóng năng lượng cho thiết bị tiêu thụ. Vận hành theo nguyên lý siêu tụ điện, hệ thống vừa sạc - xả nhanh, vừa bền cơ học và có thể mở rộng theo kích thước công trình.

Để duy trì hiệu suất lâu dài, nhóm nghiên cứu đã thiết kế mạng vi lưu phân phối dưỡng chất nuôi vi khuẩn, giúp chúng hoạt động ổn định thay vì suy yếu theo thời gian. Nhờ cơ chế này, vật liệu duy trì tuổi thọ vượt trội so với pin lithium-ion vốn nhanh chóng giảm công suất sau vài trăm chu kỳ. Bản chất trạng thái rắn loại bỏ nguy cơ rò rỉ hay cháy nổ, trong khi độ bền vốn có của xi măng giúp vật liệu thích nghi tốt với môi trường xây dựng. Kết hợp với chi phí thấp và nguồn vi sinh tự nhiên, đây được coi là một giải pháp lưu trữ năng lượng quy mô hạ tầng vừa tiết kiệm vừa an toàn vừa bền vững với thời gian.

Tương lai công trình tự chủ năng lượng

Điểm hấp dẫn nhất của công nghệ xi măng tích điện nằm ở triển vọng ứng dụng thực tiễn. Trong nghiên cứu, loại vật liệu này đạt mật độ năng lượng 178,7 Wh/kg và mật độ công suất 8,3 kW/kg, hiệu suất vượt trội so với các siêu tụ điện xi măng trước đây. Hệ thống cũng chứng minh độ bền đáng nể khi giữ được 85% dung lượng sau 10.000 chu kỳ sạc – xả, đồng thời có thể phục hồi tới 80% hiệu suất nhờ cơ chế tái kích hoạt bằng mạng vi lưu cung cấp dưỡng chất.

“Đây không chỉ là một thí nghiệm trong phòng lab,” Qi Luo nhấn mạnh. “Chúng tôi hình dung công nghệ này sẽ được tích hợp trực tiếp vào các công trình thực tế, từ tường nhà, nền móng cho đến cầu đường, nơi nó có thể hỗ trợ nguồn năng lượng tái tạo như điện mặt trời bằng cách lưu trữ ngay tại chỗ.” Trong bối cảnh năng lượng tái tạo ngày càng phổ biến nhưng thiếu giải pháp lưu trữ bền vững, xi măng tích điện mở ra một cách tiếp cận khác: tận dụng vật liệu phổ biến, dễ thi công và có thể “bảo dưỡng bằng dinh dưỡng” thay vì thay mới như pin truyền thống.

Nếu các mảnh ghép kỹ thuật tiếp tục được hoàn thiện, tương lai không xa, thay vì “lắp pin”, chúng ta đổ chúng cùng với bê tông. Và khi đó, khái niệm “công trình thụ động” có lẽ sẽ lùi vào quá khứ, nhường chỗ cho một thế hệ hạ tầng vừa chịu lực, vừa tham gia vận hành hệ năng lượng của chính nó.

Võ Thế Quân (Theo InterestingEngineering, TechXplore)

tan-hoang-minh
Tin bài khác
Gần 300 doanh nghiệp tham gia Triển lãm Quốc tế Vietbuild tại TP. Hồ Chí Minh

Gần 300 doanh nghiệp tham gia Triển lãm Quốc tế Vietbuild tại TP. Hồ Chí Minh

Diễn ra từ ngày12 - 16/8/2026 tại TP. Hồ Chí Minh, Triển lãm Quốc tế Vietbuild lần thứ 2 đã quy tụ hơn 1.000 gian hàng của gần 300 doanh nghiệp trong và ngoài nước. Các doanh nghiệp đã giới thiệu hàng nghìn sản phẩm, công nghệ mới, công nghệ tiên tiến và các thương hiệu trong lĩnh vực xây dựng, bất động sản, kiến trúc, trang trí nội ngoại thất.
Đề xuất 6 nhóm chính sách thúc đẩy phát triển công nghiệp văn hóa

Đề xuất 6 nhóm chính sách thúc đẩy phát triển công nghiệp văn hóa

Bộ Văn hóa, Thể thao và Du lịch đang lấy ý kiến nhân dân đối với dự thảo Luật Công nghiệp văn hóa nhằm xác định đúng các cơ chế, chính sách mang tính then chốt để tạo khung khổ pháp lý thúc đẩy phát triển công nghiệp văn hóa.
Đổi mới cách triển khai nhiệm vụ công nghệ chiến lược, lấy kết quả làm thước đo

Đổi mới cách triển khai nhiệm vụ công nghệ chiến lược, lấy kết quả làm thước đo

Chương trình khoa học, công nghệ và đổi mới sáng tạo quốc gia đặc biệt về công nghệ chiến lược đặt mục tiêu lấy sản phẩm và thương mại hóa làm thước đo hiệu quả, chuyển mạnh từ quản lý theo thủ tục sang quản lý theo kết quả đầu ra, với doanh nghiệp giữ vai trò trung tâm.
Thị trường chứng khoán ngày 13/8: Thất bại trước mốc 1.800, VN Index “rơi” gần 28 điểm

Thị trường chứng khoán ngày 13/8: Thất bại trước mốc 1.800, VN Index “rơi” gần 28 điểm

Mốc 1.800 điểm tiếp tục trở thành “bức tường” khó vượt khi VN Index tiếp cận mốc này rồi quay đầu giảm gần 28 điểm. Từ nhóm Vin lực bán lan rộng đến ngân hàng, chứng khoán và bất động sản, trong khi thanh khoản tăng mạnh báo hiệu áp lực bán đã thực sự tăng mạnh.
Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/8/2026: Tuổi Tuất vận trình khởi sắc, tuổi Mùi nên tránh phân tâm

Tử vi vòng quay công nghệ ngày 14/8/2026: Tuổi Tuất vận trình khởi sắc, tuổi Mùi nên tránh phân tâm

Những bí ẩn của khoa học đời sống là "món ăn" tinh thần không thể thiếu trong cuộc sống của con người. Tử vi vòng quay công nghệ xem tử vi 12 con giáp ngày 14/8/2026 cho tất cả các tuổi nhằm dự đoán vận hạn về công danh, tiền bạc, tình duyên và sức khỏe.
Mô hình kinh tế tự chủ với triết lý bản địa dân tộc Việt

Mô hình kinh tế tự chủ với triết lý bản địa dân tộc Việt

Trong kỷ nguyên công nghệ, việc hội nhập sâu rộng cùng nền kinh tế thị trường ngày càng hoàn thiện đã thúc đẩy các quốc gia phát triển nghệ thuật quản trị nguồn lực nhằm nâng cao chất lượng sống của người dân.
Kết nối hệ sinh thái tài chính - năng lượng với thẻ đồng thương hiệu Petrolimex - BIDV - Visa

Kết nối hệ sinh thái tài chính - năng lượng với thẻ đồng thương hiệu Petrolimex - BIDV - Visa

Ngày 12/8 tại Hà Nội, Ngân hàng TMCP Đầu tư và Phát triển Việt Nam (BIDV) phối hợp với Tập đoàn Xăng dầu Việt Nam (Petrolimex) và Tổ chức thẻ Visa chính thức ra mắt Bộ thẻ đồng thương hiệu Petrolimex - BIDV - Visa, mang đến giải pháp thanh toán hiện đại, thuận tiện cùng hệ thống ưu đãi và tích điểm thiết thực dành cho khách hàng cá nhân và doanh nghiệp.
Người Việt ưu tiên sự độc lập về tài chính và không muốn trở thành gánh nặng khi về già

Người Việt ưu tiên sự độc lập về tài chính và không muốn trở thành gánh nặng khi về già

Tuổi thọ gia tăng không chỉ kéo dài cuộc sống mà còn đặt ra những thách thức mới về sự phụ thuộc trong giai đoạn sau của cuộc đời. Kết quả Khảo sát Manulife Asia Care 2026 từ 1.000 người Việt Nam cho thấy một xu hướng đáng chú ý: việc duy trì cuộc sống độc lập và tự chủ khi về già đang trở thành ưu tiên hàng đầu của người Việt.
Từ SCADA phân tán đến nền tảng Vận hành nước hợp nhất

Từ SCADA phân tán đến nền tảng Vận hành nước hợp nhất

Bài viết đề xuất một mô hình khái niệm cho Nền tảng vận hành nước hợp nhất (Unified Water Operations Platform - UWOP), trong đó dữ liệu từ nguồn nước, nhà máy, trạm bơm và mạng phân phối được chuẩn hóa theo ngữ cảnh tài sản trước khi tổng hợp thành chỉ số phục vụ ra quyết định.
Novaland điều chỉnh phương án sử dụng hơn 8.000 tỷ đồng huy động từ cổ đông

Novaland điều chỉnh phương án sử dụng hơn 8.000 tỷ đồng huy động từ cổ đông

Novaland dự kiến huy động hơn 8.006 tỷ đồng từ chào bán cổ phiếu cho cổ đông hiện hữu, phần lớn được sử dụng để thanh toán các khoản nợ, nghĩa vụ tài chính.
song-gia-tri