Des piles... en béton

Imaginez un bâtiment en béton de 20 étages qui peut stocker de l’énergie comme une pile géante. Grâce à de nouveaux travaux de recherche de la Chalmers University of Technology, en Suède, cette vision pourrait devenir réalité, affirment des chercheurs dans un récent article scientifique s’intéressant à un nouveau concept de pile rechargeable faite de béton.

Les besoins toujours croissants en matière de matériaux de construction environnementalement durables représentent un défi important pour les chercheurs. La Dr Emma Zhang et le professeur Luping Tang se sont mis en quête de ce qu’ils qualifient de « matériaux de construction du futur ». Ensemble, ils affirment avoir mis au point le premier concept d’une pile en béton rechargeable.

Ledit concept tourne autour d’une mixture de béton comprenant de petites quantités de fibres de carbone courtes qui y sont ajoutées pour accroître la conductivité et la flexibilité. Et à l’intérieur de cette mixture, on trouve un filet de fibres de carbone recouvertes de métal – en fer pour l’anode, et en nickel pour la cathode, soit les deux bornes d’une pile.

« Les résultats de précédentes études se penchant sur la technologie des piles en bé.ton ont démontré une très mauvaise performance, alors nous avons réalisé que nous devions changer de paradigme et penser autrement pour parvenir à une nouvelle méthode pour produire l’électrode. Cette idée que nous avons développée, soit le fait que la pile soit aussi rechargeable, n’avait jamais été explorée auparavant. Maintenant, nous avons une preuve de son fonctionnement en laboratoire », affirme Mme Zhang.

Les travaux des deux chercheurs ont permis d’obtenir une pile rechargeable à base de béton qui possède une densité énergétique moyenne de 7 Watts-heures par mètre carré, ce qui pourrait représenter une amélioration de 10 fois la capacité des précédentes piles du genre. Il s’agit d’une densité qui demeure faible par rapport aux piles commerciales, mais cette limitation pourrait être surmontée en raison du gigantesque volume que pourrait atteindre ce modèle de pile s’il est employé dans des bâtiments.

Une clé pour stocker de l’énergie?

Le fait que la pile est rechargeable est particulièrement important, et les applications pourraient être nombreuses. Les chercheurs évoquent le stockage d’énergie, mais aussi l’alimentation de diodes électroluminescentes, l’offre d’un réseau 4G en région éloignée, ou encore une protection cathodique contre la rouille dans les infrastructures en béton.

« On pourrait également ajouter des panneaux solaires, par exemple, pour fournir de l’électricité et devenir une source d’énergie pour des systèmes de surveillance sur des autoroutes ou des ponts, où des senseurs alimentés par une pile en béton pourraient détecter des fissures ou de la corrosion », suggère Mme Zhang.

Le béton, qui est produit en mélangeant du béton avec d’autres ingrédients, est le matériau de construction le plus utilisé sur Terre. D’un point de vue environnemental, il est loin d’un produit « vert », mais la capacité d’y ajouter une fonction d’alimentation en énergie pourrait offrir une nouvelle dimension au produit, mentionne Mme Zhang.

« Nous avons une vision selon laquelle, à l’avenir, la technologie pourrait nous permettre de faire en sorte que plusieurs sections de bâtiments à étages seraient composées de béton fonctionnel. Puisque toute surface de béton pourrait comporter une électrode de ce genre, nous parlons d’énormes quantités de béton fonctionnel. »

Encore des obstacles

Cette nouvelle technologie en est encore à ses premiers pas. Plusieurs aspects techniques doivent être éclaircis avant la commercialisation de cette méthode de construction, y compris la prolongation de la vie utile de la pile et le développement de méthodes de recyclage. « Comme les infrastructures en béton sont habituellement construites pour 50, voire 100 ans, les piles devraient être améliorées pour refléter cette réalité, ou être plus faciles à changer et recycler lorsque leur durée de vie sera atteinte. Pour l’instant, il s’agit d’un défi important d’un point de vue technique », souligne Mme Zhang.

« Nous sommes convaincus que ce concept serait une grande contribution pour permettre aux futurs matériaux de construction de disposer de fonctions supplémentaires, y compris en tant que sources d’énergie renouvelable », conclut Luping Tang.