Energía azul, a medio camino entre los ríos y el mar

El problema de la energía siempre ha sido un poco como el náufrago que muere de sed mientras flota en el mar. Sí, el agua está ahí, pero no es potable. La energía está en todas partes, pero liberarla, capturarla, transmitirla y almacenarla… Eso ya es otra historia. Junto con los reactores de fusión nuclear, una de las alternativas energéticas más fascinantes y esquivas se encuentra en la llamada energía azul. Se trata de una manera de generar electricidad a través de ósmosis, que es fundamentalmente la tendencia de dos líquidos con distintas densidades a buscar el estado de equilibrio por medio del intercambio de partículas. Uno de los usos más extendidos de la tecnología osmótica en la actualidad es el de la purificación del agua.

Mucho ha llovido desde mediados del siglo pasado, cuando el profesor Pattle aventuró que el diferencial salino entre las composiciones del agua salada del mar y el agua dulce de los ríos en su desembocadura podía generar una variación de presión osmótica. Es decir, separando ambos líquidos por una membrana semipermeable especial, el agua dulce fluiría naturalmente hacia la cámara con agua salada para disminuir la concentración salina. Manteniendo el volumen de esta cámara fijo, la presión en este lado del agua salada aumentaría y podría ser utilizada teóricamente para mover una turbina que, a su vez, generara electricidad. Y no hablamos de una producción testimonial: hay estudios que indican que, si se aprovechara, podría cubrir el 80% de las necesidades energéticas del mundo. Hasta ahí llegó el momento eureka, porque en aquel momento, no existía ninguna tecnología que pudiera aprovechar semejante torrente energético. Hacía falta pasar a la práctica.

En el año 73, un profesor estadounidense llamado Sidney Loeb, inspirándose en el acusado diferencial de sal entre el mar Muerto y el río Jordán, desarrolló un sistema de membranas basado en la presión osmótica retardada, el llamado sistema PRO, que utiliza unas membranas desarrolladas ad hoc para aplicar el principio apuntado por el profesor Pattle. El problema era que el coste de fabricación de las membranas era prohibitivo. Harían falta años para que este se redujera sensiblemente. Por fin, en 2009, se inauguraba en Tofte (Noruega) una planta con esta tecnología. Sin embargo, tampoco fue el momento de descorchar el champán: apenas producía 10 KW de electricidad, con un rendimiento de 1 W/m2. Además, debido a la acción bacteriana, los orificios de las membranas se iban taponando y perdiendo efectividad. En 2013 decidieron clausurar el proyecto. Era hora de probar otra tecnología complementaria.

Fue el propio Loeb quien, cuatro años después de desarrollar el sistema PRO, anunció la técnica de la electrodiálisis inversa (RED). Esta vez, en lugar de aprovechar la presión del agua, el enfoque pasaba por aprovechar las cargas positivas y negativas que hay en una masa de agua salada y otra de agua dulce, separadas por una membrana con una corriente eléctrica aplicada. Con este sistema, son las sales las que atraviesan la membrana de forma que un lado deja pasar únicamente los iones positivos que se dirigen hacia el cátodo, mientras que el otro deja pasar exclusivamente los negativos hacia el ánodo. A partir de ahí, se genera y aprovecha el movimiento de la carga eléctrica. La primera central con el sistema RED se inauguró en Holanda en el año 2014, gracias a un proyecto de Wetsus, el instituto holandés del agua, en Leeuwarden. REDstack, la compañía resultante, ha estado trabajando en la generación de electricidad desde entonces, con una producción de 50 KW. 

La nanotecnología acude al rescate

Sin embargo, nuevos avances apuntan hacia un sistema verdaderamente eficiente y competitivo para capitalizar, de una vez por todas, el potencial energético de la ósmosis. La clave estaba en reducir el tamaño de los orificios para que los iones atravesaran la membrana a escala atómica. Así, a finales de 2016 se publicaba en Nature el desarrollo de una nueva membrana de disulfuro de molibdeno de tres átomos de grosor con la capacidad potencial de producir 1 MW por metro cuadrado. Es decir, que esa superficie podría encender 50.000 bombillas de bajo consumo. Aparte de su reducido coste, otra de las ventajas de este material es que no se necesitarían plantas industriales, sino que las membranas podrían colocarse directamente en los estuarios de los ríos para generar la electricidad. Por ahora, como sucede con los últimos avances nanotecnológicos, el reto reside en pasar a la producción industrial de membranas homogéneas. La lucha continúa.

Fuentes: Nature, All About Circuits, BBC