Agua y sal para generar electricidad

Científicos de Lausana fabrican un generador energético osmótico mediante el uso de una membrana compuesta por tres átomos de materia.

En la historia de la humanidad son pocas las culturas que han sido capaces de inventar un nuevo método de obtención de energía. Nosotros pertenecemos a una que ha generado un puñado de ellas. Combustibles fósiles, energía solar, energía eólica, hidrogeneración... Ahora, una nueva palabra se unirá a la lista de fuentes de energía y, además, en la categoría de «energías limpias»: la generación osmótica. Más específicamente, la producción de electricidad a partir de un fenómeno tan natural y sencillo como la ósmosis (el contacto de una masa de agua salina y otra dulce a través de una membrana semipermeable).

Científicos de la Escuela Politécnica de Lausana, en concreto de su Laboratorio de Biología a Nanoescala, han logrado fabricar un generador energético osmótico con rendimientos nunca antes alcanzados y todo ello mediante el uso de una membrana compuesta sólo por tres átomos de materia.

La membrana separa dos recipientes con fluidos que tienen diferentes concentraciones de sal. Se sabe que, cuando estos fluidos entran en contacto, las concentraciones tienden a equilibrarse. Iones de sal del agua salada viajan a través de la membrana hacia el agua dulce. Un ion es un átomo cargado eléctricamente. De manera que en un sistema como el que estamos definiendo no tenemos otra cosa que un montón de átomos cargados en movimiento. ¿No es precisamente eso la electricidad?

Para obtener energía de un proceso osmótico, los investigadores de Lausana prepararon dos recipientes llenos de agua separados por una membrana a nanoescala de disulfuro de molibdeno. El grosor de esta membrana era sólo de 3 átomos.

La membrana tiene un pequeño orificio (un nanoporo) por el que pueden pasar los iones de sal viajeros. Cuando los iones atraviesan el nanoporo, sus electrones son transferidos a un electrodo desde el que se genera una corriente eléctrica. La membrana permite el paso de iones cargados positivamente y filtra la mayoría de los iones negativos. Esto provoca que se generen dos polos (un líquido cargado positivamente y otro negativamente) con el consiguiente voltaje. De manera que la corriente generada por los iones comienza a fluir.

La clave de esta tecnología, aparentemente tan sencilla, es el diseño de los nanoporos. Si son muy grandes, no filtran correctamente los iones negativos. Si son muy pequeños, no permiten tampoco el paso de aquellos iones positivos requeridos.

Otro aspecto destacado de la investigación es el uso del disulfuro de molibdeno como material de base, un compuesto nunca antes utilizado para estos fines y que resulta especialmente adecuado para generar corrientes osmóticas.

Según los cálculos que han sido realizados por los propios autores del trabajo, una membrana de un metro cuadrado con un 30 por ciento de su superficie cubierta de nanoporos podría producir un total de un megavatio de electricidad, el equivalente a entre 50.000 y 80.000 bombillas de bajo consumo estándar.

Para lograr una producción a escala de este tipo de generadores sólo es necesario obtener agua, sal y molibdeno, tres elementos que se extraen fácilmente de la naturaleza. El mayor reto no es la obtención de materias primas, sino la fabricación a gran escala de las membranas con la proporción adecuada de nanoporos.

Este avance vuelve a impulsar un viejo sueño de la ingeniería, el de aprovechar los estuarios naturales (zonas donde el río y el mar se juntan y en los que se mezclan aguas saladas y dulces) para instalar membranas gigantes productoras de energía mediante ósmosis... El sueño quizás esté algo más cerca.