SOBRE LA SAL Y LAS BATERÍAS: El agua de mar energiza el tratamiento de aguas residuales

Todos hemos oído hablar de la energía verde, pero ¿qué pasa con la energía azul? La energía azul es un término asociado a la generación de «energía osmótica», o energía resultante de la ósmosis que se produce entre dos soluciones de agua con diferentes concentraciones. Tradicionalmente, la energía azul se deriva de una sustancia disuelta, como la sal, que se separa del agua mediante una delgada membrana semipermeable que permite que el agua pase de forma natural. Ese flujo de agua aumenta la presión que puede usarse para impulsar turbinas y generar energía. Debido a este fenómeno, los lugares donde se mezclan el agua del océano y el agua dulce, como los lugares costeros que incluyen plantas de tratamiento de aguas residuales, también podrían ser lugares que autogeneren energía sostenible. Aún más interesante es la nueva investigación de la Universidad de Stanford que podría conducir a la fabricación de baterías especiales que no solo generarían energía, sino que se recargarían por sí mismas al mismo tiempo, eliminando la necesidad de utilizar tecnología de membranas.

La Sociedad Estadounidense de Química publicó recientemente un artículo en su revista ACS Omega en el que describe una batería de este tipo y sugiere que podría usarse para hacer que las plantas de tratamiento de aguas residuales costeras sean completamente independientes desde el punto de vista energético. La energía azul se considera una «fuente inmensa y sin explotar de energía renovable» y es posible que la batería pueda capturar con éxito enormes cantidades de energía para las plantas de tratamiento de aguas residuales costeras «sin membranas, piezas móviles ni aporte de energía».

Se probó un prototipo de la batería en la planta regional de control de calidad del agua de Palo Alto, mezclando el efluente de aguas residuales del sitio con agua de mar obtenida de la cercana Half Moon Bay. Los resultados fueron enormemente prometedores. Tras más de 180 ciclos, la batería mantuvo una eficacia de casi el cien por cien a la hora de capturar la energía creada por las diferencias en la concentración de sal entre los dos fluidos, lo que también se conoce como energía del gradiente de salinidad.

Teóricamente, esta tecnología de energía renovable podría instalarse en cualquier lugar donde se mezclen agua dulce y salada, pero las plantas de tratamiento de aguas residuales son especialmente interesantes por una razón importante: utilizan cantidades increíbles de energía. Las plantas de tratamiento de aguas residuales representan alrededor del tres por ciento del consumo total de electricidad en EE. UU. El tratamiento de aguas residuales es fundamental para el bienestar de cualquier comunidad, pero también es vulnerable a las emergencias de la red eléctrica. Si las plantas de tratamiento de aguas residuales fueran totalmente independientes desde el punto de vista energético, no solo experimentarían enormes reducciones en las emisiones, sino que también serían prácticamente invulnerables a los cortes de energía.

Aún más interesantes son las implicaciones globales de la tecnología de energía azul. Por cada metro cúbico de agua dulce que se mezcla con el agua del mar, se producen cerca de 0,65 kilovatios-hora de energía. Esa cantidad podría abastecer a un hogar estadounidense promedio durante casi 30 minutos. Si tenemos en cuenta los aproximadamente 18 gigavatios que teóricamente se generan y recuperan de las plantas de tratamiento de aguas residuales costeras, esa cifra se eleva a 15 millones de hogares, de forma continua.

Esta es la primera tecnología que logra capturar electroquímicamente la energía azul. El proceso comienza con la liberación de iones de sodio y cloruro de los electrodos de la batería a la solución, lo que hace que la corriente fluya de un electrodo a otro. Luego, un intercambio rápido de efluentes de aguas residuales con agua de mar hace que el electrodo reincorpore iones de sodio y cloruro, lo que invierte el flujo. Cuando esto sucede, la energía se recupera sin un aporte inicial de energía o sin necesidad de carga. El resultado es una batería que siempre se descarga y recarga en un circuito autosuficiente.

Las baterías de respaldo tampoco son necesarias, ya que los electrodos están recubiertos con materiales duraderos que los protegen de la corrosión. La tecnología también podría proporcionar suficiente voltaje tanto para una planta de tratamiento de aguas residuales como para otras aplicaciones industriales cercanas. Se requieren más pruebas para explorar todo el potencial de la energía azul a escala mundial, pero los resultados recientes parecen sugerir un cambio radical en las fuentes de energía renovables.

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