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Viernes, Junio 22, 2018

Energías Renovables con Gradientes de Salinidad

Cuando un depósito de agua salada se pone en contacto con un depósito de agua fresca a través de un tipo especial de membrana semipermeable, los fenómenos osmóticos resultantes hacen posible la producción de electricidad a partir de los gradientes de salinidad. Esto se puede hacer de dos maneras diferentes, esto son: Por la diferencia de presión osmótica entre los dos depósitos puede accionar una turbina; o por una membrana que sólo deja pasar los iones se pueden usar para producir una corriente eléctrica.

Concentrado en las desembocaduras de los ríos, el potencial de energía osmótica de la Tierra tiene una capacidad teórica de al menos 1 teravatios - el equivalente de 1.000 reactores nucleares. Sin embargo, las tecnologías disponibles para el aprovechamiento de esta energía son relativamente ineficientes, produciendo sólo alrededor de 3 vatios por metro cuadrado de membrana. Hoy en día, un equipo de físicos en el Instituto Lumière Matière en Lyon, en colaboración con el Institut Néel, puede haber encontrado una solución para superar este obstáculo.

Su objetivo principal fue estudiar la dinámica de los fluidos confinados en espacios nanométricos, como los nanotubos. Con la inspiración de la biología y la investigación de canal de la célula, que lograron una primicia mundial en la medición del flujo osmótico a través de un único nanotubo. Su dispositivo experimental consistió de una membrana impermeable y eléctricamente aislante atravesado por un solo agujero a través del cual los investigadores, usando la punta de un microscopio de efecto túnel, insertan un nanotubo de nitruro de boro con un diámetro exterior de unas pocas docenas de nanometros. Dos electrodos sumergidos en el líquido a cada lado del nanotubo les permitió medir la corriente eléctrica que pasa a través de la membrana.

Usando esta membrana para separar un depósito de agua sal y un depósito de agua fresca, el equipo fue capaz de generar una corriente eléctrica a través de la masiva nanotubo, inducida por la fuerte carga negativa superficial característica de los nanotubos de nitruro de boro, que atrae a los cationes contenidos en la sal agua. La intensidad de la corriente que pasa a través del nanotubo era del orden de la nanoampere, más de 1.000 veces el rendimiento de las otras técnicas conocidas para la recuperación de energía osmótica.

Llevando estos resultados a una escala mayor, un 1m2 de membrana de nanotubos de nitruro de boro debe tener una capacidad de alrededor de 4 kW y ser capaz de generar hasta 30 megavatios-horas por año. Este rendimiento es muy superior que la de plantas de energía osmótica prototipo actualmente en funcionamiento. El siguiente paso para los investigadores en el proyecto será estudiar la producción de membranas hechas de nanotubos de nitruro de boro y poner a prueba el rendimiento de nanotubos hechos de otros materiales.

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