צוות מחקר פיתח מלט מיוחד שיכול לייצר חשמל מהפרשי טמפרטורות. האם מדובר במהפכה בתעשיית הבנייה?חוקרים מאוניברסיטת נאנג'ינג פיתחו מלט חדש שמסוגל להפיק חשמל רק מהבדלים בין טמפרטורת פנים וחוץ. האם נגיע ליום שבו קירות הבניין יספקו את האנרגיה בעצמם?
תארו לעצמכם קיר שמייצר חשמל רק מעצם היותו קיר. בלי פאנלים סולאריים, בלי חוטים ובלי מכונות. קיר שבנוי מחומר שמפיק זרם חשמלי בתגובה להפרשי הטמפרטורות מהחוץ לפנים. החשמל שנוצר מוזרם מייד למערכת פנימית של הבניין לשימוש הדיירים. הרעיון הזה, שאולי נשמע כמו מדע בדיוני, עומד במרכז מחקר חדש שפורסם לאחרונה על ידי צוות מחקר מאוניברסיטת נאנג'ינג שבסין, שבו פותח חומר בנייה חדש, שמבוסס על מלט – ושמצליח לעשות בדיוק את זה.
המלט שמייצר חשמל
החומר החדש, שקיבל את השם CPC (Cement-PVA Composite) עשוי ממלט רגיל שאליו הוזרקו שכבות של ג'ל סינתטי. במעבדה יצרו בו ערוצים זעירים שמזכירים את הצינורות הפנימיים בגזע של צמח שמובילים מים מהשורשים לעלים. הרעיון פשוט להפליא: חלקיקים שטעונים במטען חשמלי שנקראים יונים מגיבים לחום ונעים באזורים האלה. ככל שההבדל בין הצד החם לצד הקר גדול יותר, כך נוצר מתח חשמלי גבוה יותר. זה נקרא אפקט תרמו-אלקטרי – תנועה של חום שהופכת לזרם חשמלי.
בעוד שמלט רגיל מייצר כמות זניחה של מתח, כ- 0.6 מילי-וולט למעלה אחת של הפרש טמפרטורה, החומר החדש הפיק מעל 40 מילי-וולט – פי 60 כמעט. נוסף על כך, צוות המחקר הצליח לחבר יחד כמה לבנים של החומר הזה וליצור מתח כולל של כ-700 מילי-וולט – מספיק כדי להדליק נורת לד קטנה.
אל תבנו על זה
למרות ההתרגשות, מתחת לפני השטח מסתתרת שורה של אתגרים. המלט המיוחד נוצר במעבדה והתהליך כולל הקפאה למינוס 40 מעלות צלסיוס, שימוש בחנקן נוזלי וייבוש בוואקום – תנאים שאינם קרובים לשום תהליך בנייה בפועל. ואכן, המחקר אינו מנסה להציע מוצר מדף אלא פונה לתחום של ניסוי, שנועד לבדוק האם קיימת תופעה פיזיקלית שניתן לרתום לטובת טכנולוגיה עתידית. במובן זה, הוא עומד בשורה אחת עם ניסויים קודמים שנערכו על חומרים כמו "בלוקי מלח" – גושים מוצקים של מלח שמנצלים תכונות של מוליכות יונית, ו"טריבו-אלקטרוניקה" – טכנולוגיה שמפיקה חשמל ממגע וחיכוך בין חומרים. “זה משחק תיאורטי", אומרת ד"ר גלית אגרנטי מהפקולטה לארכיטקטורה ובינוי ערים בטכניון, מומחית לבטון ולבנייה. “המטרה היא לגלות אם אפשר לגרום למלט, חומר שיש בו יונים טבעיים, להפיק חשמל. זו שאלה מדעית נהדרת אבל הביצוע בפועל הוא לא משהו שאפשר לקחת לאתר בנייה", היא מסבירה. “מה שיפה כאן זה לאו דווקא הביצוע, אלא עצם המחשבה: במקום לחבר פאנלים סולאריים למבנה, למה לא להפוך את המבנה עצמו ליחידה חכמה? זה לא ישים כרגע, אבל זו חשיבה פורצת דרך", היא אומרת.
השראה מדעית
אגרנטי מדגישה נקודה קריטית לגבי הרכב המלט עצמו. "שמו שם כמויות מים אדירות – יחס מים שהוא בערך פי שניים מהרגיל. מלט כזה לא היה עובר שום תקן. הוא מלא סדקים, חלש מאוד מכנית ואי אפשר בכלל לבנות איתו". מעבר לכך, יש עניין בסיסי אחד שאי אפשר להתעלם ממנו. "הסיבה שבגללה משתמשים היום כל כך הרבה בבטון ובמלט היא אחת – הוא מאוד מאוד זול. זה חומר שכל תוספת עליו – כמו תהליכי ייצור מורכבים או שילוב חומרים יקרים – עלולה להפוך את כל רעיון הבנייה הכלכלית על ראשו. וזה בדיוק מה שקורה כאן". כלומר גם אם התיאוריה עובדת, הפלטפורמה שנבחרה להדגים אותה רחוקה מאוד מהמציאות של קבלנים, מתכננים ומהנדסים.
לצד הביקורת, אין ספק שהרעיון מעורר מחשבה. קונספט שבו חומר הבניין עצמו לא רק תומך במבנה אלא גם מייצר ואוגר אנרגיה הוא לא פחות מחזון אדריכלי. נוסף על הפקת חשמל, החומר שפותח כולל תכונות של קבל-על, מה שאומר שהוא גם יכול לאגור את האנרגיה ולשחרר אותה לפי הצורך.
לסלול את הדרך לעתיד אחר
בינתיים, בשוק האנרגיה הסולארית כבר קיימות טכנולוגיות שמציעות פתרונות אסתטיים וישימים יותר כמו זכוכית סולארית שקופה שיכולה לשמש חלון ולהפיק חשמל או ציפויי גג וגדרות סולאריים שמשתלבים בצורה דיסקרטית במבנה. הפיתוחים הללו כבר עברו את שלב המעבדה ונמצאים ביישום מסחרי בקנה מידה חלקי. בהשוואה אליהם, המלט התרמו-אלקטרי עדיין רחוק מלהתחרות, הן מבחינת התפוקה האנרגטית, הן מבחינת המחיר והן מבחינת היתכנות הנדסית.
המלט שמייצר חשמל אולי לא יגיע לאתרי הבנייה בשנים הקרובות, אבל הוא מעלה שאלה חשובה: האם נוכל בעתיד לשלב תכונות חכמות בתוך חומרים קיימים, במקום להוסיף טכנולוגיה מבחוץ? התשובה, גם אם תתעכב, עשויה לשנות את הדרך שבה אנחנו תופסים את הבניינים שסביבנו, לא רק כקירות, אלא כ"יצורים חיים" שמתקשרים עם הסביבה, מגיבים לה, ואולי – גם מייצרים לעצמם את האנרגיה.
עוד בנושא באתר הידען:
