La ósmosis consiste en el paso de disolvente (componente en mayor presencia en una disolución, habitualmente agua) a través de una membrana de una disolución hipotónica (con menor concentración de soluto, el componente en menor presencia en una disolución) a una hipertónica (con mayor concentración de soluto), es decir, es una manera natural de conseguir dos disoluciones de la misma concentración, o sea, isotónicas. Es el proceso por el cual un terreno puede volverse totalmente estéril al esparcir sal sobre él, por ejemplo, ya que todo el agua de las plantas sale de esta para mezclarse con la sal. La ósmosis es un proceso en el que además se genera una diferencia o gradiente de presiones, en este caso, presiones osmóticas. Con todo esto, podemos llegar a la conclusión de que podemos obtener energía osmótica si mezclamos agua dulce con agua salada.
El mecanismo de generación de energía es relativamente fácil, una membrana semipermeable separa dos medios de agua con diferente concentración de sal, de modo que los iones cloruro (Cl-) y sodio (Na+) se desplazan del medio hipertónico al hipotónico hasta equilibrar ambas concentraciones. La carga eléctrica de los iones que atraviesen la membrana puede utilizarse para generar electricidad.
Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, se han basado en este simple mecanismo para diseñar un generador de energía osmótica, en donde la membrana está solamente formada por una capa de tres átomos, dos de azufre y uno de molibdeno, formando un compuesto llamado disulfuro de molibdeno (MoS2), capaz de aceptar los iones sodio, pero que rechaza los iones cloruro. Esta membrana presenta nanoporos por los que pasan los iones sodio, de forma que los electrones que haya de sobra se transfieren a un electrodo de los dos que hay en el aparato, y por lo tanto un electrodo está cargado positivamente y el otro negativamente, estableciéndose un voltaje o diferencia de potencial. Este mecanismo se puede utilizar en las desembocaduras de los ríos, de modo que una parte sea agua dulce y la otra sea agua salada, generándose así energía totalmente limpia.
El tamaño de los nanoporos del MoS2 es el ideal, si fuesen más grandes, se dejarían pasar los iones cloruro, con lo que el potencial sería más débil, y si fuesen más pequeños, los iones no cabrían, y la corriente generada sería muy débil.
La eficiencia de este nuevo sistema es sorprendente: un metro cuadrado de membrana con un 30% de su superficie formada por nanoporos genera un un megavatio de electricidad, suficiente para encender 50000 bombillas de bajo consumo. El coste del sistema también es bajo, ya que el MoS2 es fácil de encontrar en la naturaleza o de sintetizar. El único "pero" está en cómo hacer poros de tamaño uniforme, ya que hasta ahora solo se ha logrado fabricar una membrana con un solo poro, encendiéndose un nanotransistor con la energía generada.
Los primeros proyectos piloto se están llevando a cabo en Europa, Japón y EEUU, y aunque todavía la energía osmótica sea un sistema débil que no genera suficiente energía, se espera que con los años se mejore, se abarate y se expanda su uso, teniendo como ventajas que se puede utilizar en cualquier momento, siempre y cuando tengamos desembocaduras de ríos, a diferencia de la energía solar o la eólica, a las que hace falta esperar a la luz solar o al viento.
Osmosis consists in the pass of solvent (component in major proportion in a solution, normally water) through a membrane of a hypotonic solution (low solute concentration solution, being the solute the component in a solution in a minor proportion) to a hypertonic solution (high solute concentration solution). In other words, it is a natural way to obtain two solutions of the same concentration, this means, isotonic solutions. It is the process where the soil can stop to be fertile if we spread salt on it, since the water from plants goes from the plants to the salt, for instance. Osmosis is a process in which in addition a pressure difference or gradient is established, in this case a gradient of osmotic pressures. This implies we can obtain energy if we mix salt with fresh water.
The mechanism of energy generation is quite simple, a semipermeable membrane separates two solutions of water with different salt concentration, in such a way that the chloride (Cl-) and sodium (Na+) ions move from one place to another until obtaining two solutions of the same concentration. The electric charge of the ions can be used to generate electricity.
Researchers from the Federal Polytechnic School of Lausanne (EPFL, according to the initials in Spanish), in Switzerland, have based on this mechanism to design a generator of osmotic energy, in which the membrane is formed by 3 layers of atoms, two of sulphur and one of molybdenum, forming the chemical compund molybdenum disulphyde (MoS2), able to accept sodium ions and reject chloride ions. The membrane contains nanopores through which the ions pass, in such a way that the remaining electrons of those ions are transferred to one of the two electrodes that the system contains, so an electrode is positively charged and the other is negatively charged. Therefore, a voltage or potential difference is established. This mechanism can be used in the mouth of the rivers, as one side contains fresh water and the other contains salt water, generating totally clean energy.
The size of the nanopores is the exact one: if smaller, they would not let the ions pass and the current generated would be very weak; if bigger, they would let the chloride ions pass and the potential established would be very weak.
The efficiency of this new system is surprising: a square metre of membrane with the 30% of its surface covered with nanopores generates 1 MW, enough to light 50000 bulbs up. The cost of the system is also low, as MoS2 is easy to find in nature and easy to synthesize. The only drawback is that it is not known how to manufacture membranes with uniform nanopores, since until now, only a membrane with an only nanopore has been synthesized, being able to activate a nanotransistor with the energy generated.
The first pilot schemes are being carried out in USA, Europe and Japan, and although now osmotic energy is a weak system that does not generate enough energy, it is expected that with the years it is improved, it is cheaper and its use gets expanded, having advantages with respect to other kinds of renewable energies, as it can be used anytime if we have river mouths, unlike solar or wind energy, in which we must wait to have sunlight or wind.
Para más información / For more information: http://www.bbc.com/mundo/noticias-36805727
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