Магнитный цемент может вырабатывать электричество от вибрации шагов, машин и ветра

Николас Касьельес, 29-летний аргентинский инженер-материаловед, разработал цементную композицию, которую он называет магнетитовым цементом. Он внедряет частицы оксида железа (магнетит) непосредственно в стандартный портландцемент в процессе смешивания. Полученный материал по несущей способности и долговечности идентичен обычному бетону, но несёт магнитный заряд по всей своей массе.

Когда материал подвергается механическому напряжению, вибрации или деформации от таких источников, как шаги людей, движение транспорта или давление ветра на фасад здания, он генерирует измеримый электрический ток. Это явление называется пьезоподобным магнитомеханическим эффектом: физическое давление на намагниченный материал создаёт поток электронов. Концепция подтверждена в лабораторных условиях, и Касьельес подал международные заявки на патенты на состав.

Потенциальные приложения привлекли внимание исследователей в области строительства и энергетики. Дороги, покрытые панелями из магнетитового цемента, могли бы собирать механическую энергию миллионов транспортных средств, проезжающих по ним ежедневно, и возвращать её в систему уличного освещения или в сетевую инфраструктуру. Здания, облицованные этим материалом, могли бы пассивно собирать энергию от давления ветра на их фасады и от вибрации внутренних систем, таких как лифты, вентиляционные установки и шаги людей на верхних этажах.

Мосты с покрытием из магнетитового цемента могли бы генерировать электричество от вибрации, вызванной проезжающим транспортом, и питать датчики мониторинга состояния конструкции — освещение, сенсоры деформации, системы предупреждения. Аэропорты и вокзалы с полами из этого материала могли бы использовать энергию шагов миллионов пассажиров для питания информационных табло, освещения или зарядных станций. Промышленные полы на заводах и складах, где постоянно движется техника и люди, могли бы вырабатывать электричество для внутренних нужд — освещения, вентиляции, небольших конвейеров.

Материал работает пассивно, без движущихся частей, проводной инфраструктуры или специализированного оборудования для сбора энергии, встраиваемого на этапе строительства. Теоретический профиль обслуживания идентичен обычному бетону: он либо держится, либо нет, и нет ничего дополнительного, что нужно было бы ремонтировать или заменять.

Честное предостережение: магнетитовый цемент всё ещё является лабораторным материалом и материалом для мелкомасштабных пилотных проектов, а не коммерчески доступным продуктом. Энергоотдача на квадратный метр при текущих составах скромна, и более высокая стоимость магнетита по сравнению со стандартным заполнителем ещё не доказала своей окупаемости в реальных строительных масштабах. Касьельес в настоящее время работает с Национальным технологическим университетом Аргентины, чтобы уточнить пропорции смеси и испытать более крупные панели в реальных условиях нагрузки. Научные основы концепции признаны, и ранние результаты достаточно многообещающие, поэтому несколько европейских строительных исследовательских институтов выразили заинтересованность в совместных испытаниях.

Вопрос остаётся открытым. Если дороги, мосты и здания могут стать пассивными источниками энергии, собирая электричество от шагов, машин и ветра, — то что мешает внедрению этой технологии? Высокая стоимость магнетита? Недостаточная эффективность при текущих составах? Отсутствие политической воли или интереса со стороны строительных корпораций? И сколько лет потребуется, чтобы магнетитовый цемент появился на каждом километре дорог, под ногами в аэропортах и в стенах зданий, превратив инфраструктуру в гигантскую электростанцию?