Científicos de la Universidad de Osaka han demostrado que se puede obtener electricidad del agua con una alta concentración de sal, como el agua de mar.

La ósmosis –el movimiento espontáneo de iones o moléculas disueltos a través de una membrana semipermeable cuando hay una diferencia de concentración entre los dos lados–, puede aprovecharse para generar electricidad. Y los océanos están llenos de agua salada, que se puede utilizar para ayudar a aliviar la creciente demanda de energía de la humanidad. Sin embargo, para que sea práctica, esta membrana debe ser muy delgada y altamente selectiva para permitir el paso de iones, pero no de moléculas de agua.

Ahora, un equipo de investigación dirigido por el Instituto de Investigación Científica e Industrial (SANKEN) de la Universidad de Osaka ha utilizado tecnología de procesamiento de semiconductores convencional para controlar con precisión la estructura y disposición de los nanoporos en una membrana de silicio ultrafina. Debido a que estos métodos de fabricación existen desde hace décadas, los costos y las complejidades del diseño se minimizaron. Además, el tamaño y la ubicación de los poros podrían controlarse con precisión.

«Cada vez que hay una situación de desequilibrio, como dos tanques de agua con diferentes concentraciones de sal, a menudo existe la oportunidad de convertir esta energía termodinámica en electricidad», dice el primer autor Makusu Tsutsui.

Con un solo nanoporo de 20 nm de tamaño, el dispositivo alcanzó una eficiencia energética máxima de 400 kW/m2. Sin embargo, los investigadores descubrieron que agregar demasiados nanoporos a la membrana en realidad reducía la energía que se podía extraer. La configuración óptima de los poros, nanoporos de 100 nm de tamaño dispuestos en una cuadrícula con una separación de un micrómetro, produjo una densidad de potencia osmótica de 100 W/m2.

Este fue un paso importante en la comprensión de cómo diseñar dispositivos de nanoporos para la mejor generación de energía. «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 se puede aplicar a escala industrial», dice el autor principal Tomoji Kawai.

El estudio se publica en Cell Reports Physical Science, y los proyectos futuros pueden incluir formas de ampliar los dispositivos para pruebas en el mundo real.