p Os defensores da energia limpa em breve terão uma nova fonte para adicionar à sua matriz existente de energia solar, vento, e energia hidrelétrica:energia osmótica. Ou mais especificamente, energia gerada por um fenômeno natural que ocorre quando a água doce entra em contato com a água do mar através de uma membrana. p Pesquisadores do Laboratório de Biologia em Nanoescala da EPFL desenvolveram um sistema de geração de energia osmótica que oferece rendimentos nunca antes vistos. Sua inovação está em uma membrana de três átomos de espessura usada para separar os dois fluidos. Os resultados de sua pesquisa foram publicados em Natureza .

p O conceito é bastante simples. Uma membrana semipermeável separa dois fluidos com diferentes concentrações de sal. Os íons de sal viajam através da membrana até que as concentrações de sal nos dois fluidos atinjam o equilíbrio. Esse fenômeno é precisamente osmose.

p Se o sistema for usado com água do mar e água doce, Os íons de sal na água do mar passam através da membrana para a água doce até que ambos os fluidos tenham a mesma concentração de sal. E uma vez que um íon é simplesmente um átomo com uma carga elétrica, o movimento dos íons de sal pode ser aproveitado para gerar eletricidade.

p A 3 átomos de espessura, membrana seletiva que faz o trabalho

p O sistema da EPFL consiste em dois compartimentos preenchidos com líquido separados por uma fina membrana feita de dissulfeto de molibdênio. A membrana tem um pequeno orifício, ou nanopore, através do qual os íons da água do mar passam para a água doce até que as concentrações de sal dos dois fluidos sejam iguais. À medida que os íons passam pelo nanopore, seus elétrons são transferidos para um eletrodo - que é usado para gerar uma corrente elétrica.

p Graças às suas propriedades, a membrana permite que íons carregados positivamente passem, enquanto afasta a maioria dos carregados negativamente. Isso cria tensão entre os dois líquidos, à medida que um acumula uma carga positiva e o outro, uma carga negativa. Essa tensão é o que faz com que a corrente gerada pela transferência de íons flua.

p "Tivemos que primeiro fabricar e depois investigar o tamanho ideal do nanoporo. Se for muito grande, íons negativos podem passar e a tensão resultante seria muito baixa. Se for muito pequeno, não podem passar íons suficientes e a corrente seria muito fraca, "disse Jiandong Feng, autor principal da pesquisa.

p O que diferencia o sistema da EPFL é sua membrana. Nestes tipos de sistemas, a corrente aumenta com uma membrana mais fina. E a membrana da EPFL tem apenas alguns átomos de espessura. O material de que é feita - dissulfeto de molibdênio - é ideal para a geração de corrente osmótica. "Esta é a primeira vez que um material bidimensional é usado para este tipo de aplicação, "disse Aleksandra Radenovic, chefe do laboratório de Biologia em nanoescala

p Alimentando 50.000 lâmpadas economizadoras de energia com membrana de 1m2

p O potencial do novo sistema é enorme. De acordo com seus cálculos, uma membrana de 1m² com 30% de sua superfície coberta por nanoporos deve ser capaz de produzir 1 MW de eletricidade - ou o suficiente para alimentar 50, 000 lâmpadas economizadoras de energia padrão. E uma vez que o dissulfeto de molibdênio (MoS2) é facilmente encontrado na natureza ou pode ser cultivado por deposição química de vapor, o sistema poderia ser viável para a geração de energia em grande escala. O principal desafio em aumentar a escala desse processo é descobrir como fazer poros relativamente uniformes.

p Até agora, pesquisadores trabalharam em uma membrana com um único nanoporo, para entender exatamente o que estava acontecendo. '' De uma perspectiva de engenharia, o sistema de nanoporo único é ideal para aprofundar nossa compreensão fundamental dos processos baseados em membrana e fornecer informações úteis para a comercialização em nível de indústria '', disse Jiandong Feng.

p Os pesquisadores conseguiram executar um nanotransistor a partir da corrente gerada por um único nanoporo e, assim, demonstraram um nanossistema com alimentação própria. Transistores MoS2 de camada única de baixa potência foram fabricados em colaboração com a equipe de Andreas Kis na EPFL, enquanto simulações de dinâmica molecular foram realizadas por colaboradores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign

p Aproveitando o potencial dos estuários

p As pesquisas da EPFL fazem parte de uma tendência crescente. Nos últimos anos, cientistas em todo o mundo têm desenvolvido sistemas que potencializam a energia osmótica para criar eletricidade. Projetos-piloto surgiram em lugares como a Noruega, Os Países Baixos, Japão, e os Estados Unidos para gerar energia em estuários, onde os rios deságuam no mar. Por enquanto, as membranas utilizadas na maioria dos sistemas são orgânicas e frágeis, e entregar baixos rendimentos. Alguns sistemas usam o movimento da água, ao invés de íons, para alimentar turbinas que, por sua vez, produzem eletricidade.

p Uma vez que os sistemas se tornam mais robustos, a energia osmótica pode desempenhar um papel importante na geração de energia renovável. Embora os painéis solares exijam luz solar adequada e turbinas eólicas eólicas adequadas, a energia osmótica pode ser produzida praticamente a qualquer hora do dia ou da noite - desde que haja um estuário nas proximidades.