Ciencia

El Reino Unido en una posición privilegiada para beneficiarse de la teoría energética del «enorme potencial»

Un nuevo estudio ha demostrado cómo el Reino Unido puede ser una de las dos naciones insulares en una posición privilegiada para beneficiarse de la electricidad del agua de mar con una alta concentración de sal. Este método puede funcionar aprovechando el poder de la ósmosis, según el estudio, y, si resulta posible llevar el proceso a escala industrial, podría allanar el camino hacia una nueva fuente de energía respetuosa con el medio ambiente. Si se realizan, tales plantas de energía podrían ser de particular uso en naciones insulares como Japón y también el Reino Unido, donde el agua de mar es un producto básico al que tenemos abundante acceso.

El estudio, realizado por el investigador de nanotecnología, el profesor Makusu Tsutsui del Instituto de Investigación Científica e Industrial de la Universidad de Osaka y sus colegas, se centra en un proceso que probablemente sea familiar en las clases de biología de la escuela: la ósmosis.

Este es el proceso por el cual los iones o moléculas disueltas en una solución se mueven espontáneamente a través de una membrana selectivamente permeable cuando hay una diferencia en sus concentraciones a ambos lados.

En plantas y animales, por ejemplo, la ósmosis proporciona el medio principal por el cual el agua se transporta dentro y fuera de las células a través de las membranas que las rodean.

Sin embargo, en lugar de agua, el profesor Tsutsui y sus colegas se han centrado en el movimiento de los iones, utilizando un tipo diferente de membrana superdelgada y altamente selectiva.

Diseñaron esta membrana de tal manera que permite el paso de iones, pero no de moléculas de agua.

El profesor Makusu dijo: «Siempre 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».

En su estudio, los investigadores trabajaron con una membrana ultrafina hecha de nitruro de silicio, en la que crearon arreglos específicos de poros de tamaño nanométrico estructurados con precisión utilizando técnicas bien establecidas desarrolladas para procesar materiales semiconductores.

Comenzaron fabricando una membrana que tenía un solo poro con un diámetro de alrededor de 20 nanómetros, es decir, unas 3500 veces más delgada que el cabello humano promedio.

Cuando se colocó entre dos soluciones con una diferencia de 1000 veces en la concentración de sal, el equipo descubrió que este dispositivo simple era capaz de alcanzar una eficiencia energética máxima de 400 kilovatios por metro cuadrado.

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Al experimentar con diferentes configuraciones y densidades de poros, el equipo descubrió que agregar demasiados nanoporos a la membrana de silicio en realidad reduciría la cantidad total de energía que podría extraerse de la configuración.

Descubrieron que la configuración óptima utilizaba nanoporos que tenían un diámetro de 100 nanómetros, dispuestos en cuadrícula y espaciados a intervalos de un micrómetro, o alrededor de una setentava parte del grosor de un cabello humano.

Esto, informaron, produjo una densidad de potencia osmótica de 100 vatios por metro cuadrado, suficiente para hacer funcionar una bombilla LED de un pie cuadrado de membrana.

Habiendo determinado el mejor diseño para tales dispositivos de nanoporos, el equipo ahora puede moverse para explorar cómo el concepto podría ampliarse de una prueba de concepto de laboratorio a una versión de tamaño industrial capaz de proporcionar cantidades significativas de energía en el mundo real.

El autor principal del artículo y químico físico, el profesor Tomoji Kawai, dijo: “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”.

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Al comentar sobre el concepto, el jefe de análisis de la Unidad de Inteligencia Climática y Energética (ECIU), Simon Cran-McGreehin, dijo a Express.co.uk: “Los avances en la tecnología de energía limpia están llegando con rapidez y rapidez, lo que nos brinda amplias opciones para impulsar un futuro sin petróleo y gas.

“Este nuevo método de generación de energía a partir de agua salada tiene la ventaja de utilizar métodos de fabricación existentes, un gran ejemplo de innovación neta cero que expande la industria y reduce los costos.

“En teoría, tiene un enorme potencial, pero será necesario probarlo más a fondo y, mientras tanto, el Reino Unido puede seguir adelante con la energía eólica y solar, tecnologías probadas que han sido hasta nueve veces más baratas que la generación de electricidad a base de gas durante la actual crisis del gas. .”

Los hallazgos completos del estudio se publicaron en la revista Cell Reports Physical Science.

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