Diseñan un material de construcción conductor que convierte edificios en enormes bancos de energía

Un avance en el desarrollo de materiales de construcción promete transformar la manera en que los edificios interactúan con la energía. Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha creado un hormigón conductor denominado ec3, capaz de almacenar y liberar electricidad.

Este material convierte elementos estructurales cotidianos, como paredes, aceras y puentes, en auténticas baterías de construcción, lo que podría revolucionar tanto la construcción como el almacenamiento de energía en edificios y acelerar la transición hacia energía renovable.

El ec3 representa una evolución respecto al hormigón tradicional, al que se le han conferido propiedades eléctricas mediante la incorporación de componentes específicos. La mezcla incluye cemento, agua, negro de carbono ultrafino y electrolitos. Esta combinación genera una red interna a escala nanométrica que permite la conducción de electrones y el almacenamiento de energía. Según los investigadores, este avance posibilita que infraestructuras existentes o de nueva construcción cumplan una doble función: servir de soporte estructural y, al mismo tiempo, actuar como sistemas de almacenamiento energético a gran escala.

La clave de este material reside en su composición y en la organización interna de sus componentes. El equipo utilizó tomografía FIB-SEM para analizar el ec3 capa por capa y descubrió que el negro de carbono forma una red fractal alrededor de los poros del hormigón. Esta estructura facilita la penetración de los electrolitos y el flujo de corriente eléctrica. Admir Masic, co-director del MIT EC³ Hub, destacó la importancia de este enfoque: “El desarrollo de hormigones multifuncionales es fundamental para la sostenibilidad. El hormigón ya es el material de construcción más utilizado en el mundo, así que ¿por qué no aprovechar esa escala para obtener beneficios adicionales?”

El proceso de fabricación también ha experimentado cambios. En lugar de añadir los electrolitos después del fraguado, los investigadores los mezclan directamente con el agua antes de verter el hormigón, lo que permite crear electrodos más gruesos y potentes. Además, se ha comprobado que el agua de mar puede emplearse como electrolito, lo que abre la puerta a aplicaciones en zonas costeras y en infraestructuras de energía eólica marina.

Uno de los avances más significativos del ec3 es el aumento de su densidad energética. Las últimas investigaciones del MIT han logrado multiplicar por diez la capacidad de almacenamiento del material. En 2023, se requerían 45 metros cúbicos de ec3 para cubrir las necesidades energéticas diarias de una vivienda. Con la nueva formulación de electrolitos orgánicos, esa cifra se ha reducido a solo 5 metros cúbicos, un volumen comparable al de una pared de sótano. Un metro cúbico de ec3 con sales orgánicas y acetonitrilo puede almacenar más de 2 kilovatios-hora, suficiente para alimentar un refrigerador durante un día.

Las aplicaciones prácticas del ec3 ya han comenzado a explorarse. El equipo construyó un pequeño arco de este material que, además de soportar peso, logró alimentar una luz LED. Cuando la estructura fue sometida a tensión, la luz parpadeó, lo que sugiere que en el futuro los edificios podrían monitorizar su propio estado estructural en tiempo real. En Sapporo, Japón, aceras fabricadas con ec3 han demostrado su capacidad para generar calor y derretir la nieve, gracias a la conductividad térmica del material. Estas pruebas apuntan a un potencial uso a gran escala en el almacenamiento energético y en la gestión inteligente de infraestructuras urbanas.

La inspiración para este desarrollo proviene de la ingeniería romana, reconocida por sus avances en la construcción con hormigón. Masic subrayó la importancia de combinar la ciencia de materiales moderna con la visión arquitectónica: “Si mantenemos el espíritu de los romanos, podríamos estar al borde de una nueva revolución arquitectónica con hormigones multifuncionales como el ec3”.

El contexto energético actual refuerza la relevancia de este avance. La generación de energía solar y eólica depende de condiciones ambientales variables, lo que plantea el reto de almacenar la electricidad para su uso cuando no hay sol o viento. Damian Stefaniuk, primer autor del estudio, explicó: “Una de nuestras mayores motivaciones fue contribuir a la transición hacia energías renovables.

La energía solar solo se genera cuando hay suficiente luz, así que la pregunta es: ¿cómo cubrir las necesidades energéticas durante la noche o en días nublados?” Franz-Josef Ulm, co-director del EC³ Hub, añadió: “La respuesta es que se necesita una forma de almacenar y liberar energía. Esto suele implicar baterías que dependen de materiales escasos o contaminantes. Creemos que el ec3 es una alternativa viable”.