Para extrair energia osmótica, basta lubrificar o filtro

Energia osmótica

A energia osmótica, uma fonte alternativa de energia caracterizada como “azul”, é uma forma promissora de gerar eletricidade sustentável a partir da mistura natural de água salgada e água doce: Já pensou em gerar eletricidade continuamente em todos os pontos onde os rios encontram o mar?

Isso é teoricamente possível porque se pode produzir eletricidade conforme os íons da água salgada passam por uma membrana seletiva a íons em direção à água com menor concentração de sal. O problema está em fabricar membranas que permitam o fluxo rápido de íons específicos, além ser necessário ainda lidar com a manutenção da separação de cargas e garantir robustez mecânica ao sistema, o que tem mantido a maioria dos sistemas de energia osmótica em estágio experimental.

Yunfei Teng e colegas da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), na Suíça, acreditam ter encontrado o caminho para superar esses desafios.

Lubrificando o filtro

As membranas são filtros muito finos, dotadas de poros em escala nanométrica – ou nanoporos – a fim de que apenas os íons de interesse sejam retidos ou deixados passar. Teng então teve uma ideia inusitada: Lubrificar os nanoporos, para que os íons cloreto da água do mar fluam de modo mais suave.

Os nanoporos são lubrificados com minúsculas bolhas feitas de moléculas de lipídios, ou lipossomas. Normalmente, os nanoporos permitem um fluxo de íons muito lento, mas muito preciso. Com a lubrificação lipídica, os nanoporos permitem que íons selecionados passem com muito menos atrito, aumentando significativamente o transporte de íons em geral e o desempenho. Em outras palavras, a membrana fica menos seletiva, mas muito mais rápida.

“Nosso trabalho reúne os pontos fortes de duas abordagens principais para a coleta de energia osmótica: Membranas de polímero, que inspiram nossa arquitetura de alta porosidade; e dispositivos nanofluídicos, que usamos para definir nanoporos altamente carregados,” disse a professora Aleksandra Radenovic. “Ao combinar um leiaute de membrana escalável com canais nanofluídicos projetados com precisão, alcançamos uma conversão de energia osmótica altamente eficiente e abrimos caminho para sistemas de energia azul baseados em nanofluidos.”

Lubrificação por hidratação

Para demonstrar sua técnica, a equipe fabricou 1.000 nanoporos revestidos de lipídios, dispostos em um padrão hexagonal. Quando testada em condições que replicam as concentrações naturais de sal da água do mar e da água de rios, a membrana apresentou uma densidade de potência total de aproximadamente 15 watts por metro quadrado.

Isso é de 2 a 3 vezes maior do que a potência produzida pelas tecnologias de membrana polimérica existentes.

Essa abordagem de “lubrificação por hidratação” pode ser usada não apenas para aprimorar a conversão de energia osmótica, mas também para otimizar outros sistemas nanofluídicos. “O comportamento de transporte aprimorado que observamos, impulsionado pela lubrificação por hidratação, é universal, e o mesmo princípio pode ser estendido para além de dispositivos de energia azul,” afirmou Teng.