Las membranas con nanoporos son una alternativa para obtener energía del océano
13 octubre, 2022
En un contexto donde se proponen distintas propuestas de energía 'verde', un grupo de investigadores asiáticos propone energía 'azul'. El agua salada del océano es una fuente potencial de energía eléctrica.
Para obtenerla se recurrió a membranas con nanoporos. A partir del control entre los poros se exploraron los métodos más eficientes para producirla. Los resultados se publicaron en la revista científica Cell Reports Physical Science.
En busca de la energía 'azul' del agua salada
Un equipo de investigadores del Instituto de Investigación Científica e Industrial (SANKEN) de la Universidad de Osaka propone una nueva fuente de energía renovable. La búsqueda de este tipo de alternativas es de gran importancia tanto para científicos como para líderes políticos alrededor del mundo. Es indispensable encontrar alternativas a los combustibles fósiles que se usan actualmente para generar la mayor parte de la energía que consumimos.
La propuesta de este equipo consiste en usar el agua salada para generar energía eléctrica. La fuente natural que proponen para obtenerla son los océanos. La base para su experimentación es un fenómeno físico que de alguna forma todos conocemos desde la educación básica: la ósmosis.
Durante la ósmosis un disolvente se mueve a través de una membrana semipermeable. Esto ocurre entre fluidos, tanto líquidos como gases. Durante este fenómeno ocurre una difusión simple a través de la membrana. Este movimiento espontáneo de iones o moléculas a través de una membrana semipermeable entre concentraciones diferentes puede aprovecharse para generar energía eléctrica.
“Siempre que hay una situación de no equilibrio, como dos tanques de agua con diferentes concentraciones de sal, a menudo hay una oportunidad para ocultar esta energía termodinámica en electricidad”, explicó Makusu Tsutsui al medio Phys.org, él aparece como primer firmante en el estudio.
El equipo de la Universidad de Osaka recurrió a semiconductores convencionales para realizar experimentos con agua oceánica. Gracias a la tecnología actual fueron capaces de controlar la estructura y disposición de los nanoporos en una membrana de silicón ultradelgada. Esto permitió trabajar con el agua salada tomada del océano.
Una ventaja que tuvo el equipo de investigadores es que esta tecnología existe desde hace décadas. Su costo es accesible y al mismo tiempo, los mecanismos de control son precisos. La inversión en diseño y control de los dispositivos que se usaron fue mínima.
Los investigadores usaron un nanoporo de 20 nanómetros. El dispositivo alcanzó una eficiencia energética de 400 kilowatts por metro cuadrado. Un hallazgo del equipo de investigadores fue que al agregar muchas membranas con nanoporos se reducía la cantidad de energía que era posible extraer.
Los experimentos condujeron a encontrar una configuración ideal. Esta consiste en nanoporos de 100 nanómetros en una cuadrícula con espacios de 1 micrómetro. Con ella se obtiene una densidad de energía osmótica de 100 Watts por metro cuadrado.
“Muchos otros grupos de investigación prometen energía ‘verde’ respetuosa con el medio ambiente, pero vamos un paso más allá y proponemos energía ‘azul’ basada en el agua del océano que puede aplicarse a escala industrial”, explica Tomoji Kawai, quien participó en el estudio.
Para la cultura japonesa el océano es una parte indispensable del mundo. En él han buscado muchas soluciones tecnológicas para los problemas actuales. Mientras en otras partes del mundo se piensa en la luz del sol, el movimiento del viento o del agua, ahí se imaginó usar su salinidad para producir energía eléctrica. Quizá en un futuro usemos el recurso más abundante en el mundo para impulsar nuestras actividades cotidianas.