« Ce béton alimente une maison entière » : l’invention du MIT transforme les murs en batteries géantes (et change l’avenir de l’énergie)

Les avancées technologiques dans le domaine des matériaux de construction ne cessent de surprendre. Récemment, des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont fait un pas significatif en transformant le béton, matériau omniprésent dans le secteur, en une source potentielle de stockage d’énergie. Grâce à l’ajout de carbone noir conducteur, le béton devient un supercondensateur capable de stocker suffisamment d’énergie pour répondre aux besoins quotidiens d’un foyer moyen. Ce développement prometteur pourrait révolutionner la manière dont nous envisageons les infrastructures énergétiques dans le futur.

Le béton comme source de stockage d’énergie

Depuis quelques années, les scientifiques travaillent à améliorer le béton pour qu’il puisse stocker de l’énergie. Au MIT, une équipe de chercheurs a réussi en 2023 à combiner du ciment, de l’eau et du carbone noir pour créer un supercondensateur. Cette innovation a permis d’étendre la capacité de stockage du béton de près de dix fois par rapport à ses précédentes versions. Le béton électroconducteur, ou ec3, peut désormais contenir assez d’énergie pour alimenter une maison moyenne avec seulement 5 mètres cubes de matériau.

Ce bond technologique est remarquable, car il réduit considérablement le volume nécessaire pour le stockage d’énergie. Par exemple, un mètre cube de ce béton amélioré peut stocker plus de 2 kWh d’énergie, suffisant pour faire fonctionner un réfrigérateur pendant une journée. Cette capacité de stockage est rendue possible par l’utilisation de deux électrodes en béton spécial séparées par une fine couche isolante, formant ainsi un supercondensateur.

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Améliorations des propriétés de l’ec3

L’équipe du MIT a utilisé une méthode d’imagerie 3D de haute résolution appelée tomographie FIB-SEM pour mieux comprendre la structure interne du réseau de nanocarbones dans le matériau. Cela a permis d’optimiser l’utilisation d’électrolytes organiques, combinant des sels d’ammonium quaternaire et de l’acétonitrile, pour améliorer la densité énergétique de l’ec3.

En testant divers électrolytes et en augmentant l’épaisseur des électrodes, les chercheurs ont réussi à créer des électrodes plus épaisses pouvant stocker davantage d’énergie sans nécessiter de post-traitement. Inspirés par l’architecture romaine ancienne, les chercheurs ont construit une arche modèle pour démontrer les capacités de charge et de stockage d’énergie du béton ec3, alimentant une LED fonctionnant à 9 V.

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Applications et implications futures

Les chercheurs voient dans l’ec3 plus qu’une simple avancée technologique. Lorsqu’une charge a été appliquée sur l’arche en modèle réduit, la lumière a vacillé, laissant entrevoir une éventuelle capacité d’autosurveillance du matériau. Selon Admir Masic, co-directeur du hub ec3 au MIT, cela pourrait permettre de surveiller l’état de santé d’une structure en temps réel en détectant les fluctuations causées par des facteurs de stress tels que des vents violents.

Le développement de batteries diversifiées et de grande taille est crucial pour un avenir dépendant des énergies propres. L’ec3 pourrait offrir une solution innovante pour capturer et libérer l’énergie produite par des sources renouvelables intermittentes, comme le soleil et le vent.

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La voie vers une utilisation concrète

Malgré sa densité énergétique inférieure à celle des batteries commerciales, l’ec3 représente un premier pas vers la réingénierie d’un matériau omniprésent. En plus de son potentiel en tant que source d’énergie, il a déjà été utilisé pour chauffer des dalles de trottoir à Sapporo, au Japon, grâce à ses propriétés thermoconductrices. Cette double fonctionnalité du béton pourrait être exploitée dans diverses applications urbaines.

À mesure que la recherche progresse, les scientifiques espèrent que l’ec3 pourrait devenir un pilier des infrastructures durables de demain. Quelles nouvelles solutions ce matériau innovant pourrait-il encore offrir à l’avenir ?