O assunto deste post é sobre energia osmótica. É mais uma alternativa de energia limpa e renovável.
Gradiente de concentração do sal
Quando a água doce entra em contato com a água do mar, o sal se difunde até ambos terem a mesma concentração de sal, ou o equilíbrio. O gradiente de concentração é a diferença de densidade de soluto (os íons de sal) em duas regiões de um solvente (a água).
A concentração gradiente dos íons pode ser usada para geração de energia. Existem dois tipos de geração de energia osmótica: pressão osmose retardada (POR) e eletrodiálise reversa (EDR).
Pressão osmótica retardada (POR)
Se a água do mar e a água doce forem separadas por uma membrana semipermeável, esta membrana permite a passagem de água mas não de íons. O líquido com maior quantidade de sal vai ter uma pressão osmótica.
A pressão osmótica pode ser usada para girar uma turbina e produzir energia elétrica. As águas passam por filtros e bombas antes de chegar nos recipientes com a membrana.
Quanto maior a concentração de sal, maior a pressão osmótica e a geração de energia. Abaixo estão os materiais que podem ser usados para a membrana semipermeável. A) acetato de celulose/triacetato de celulose, B) polissulfona, C) poliétersulfona, D) polibenzimidazole, E) Torlon 4000T poliamida/poli-imida.
Fonte: (Alsvik e Hägg, 2013)
Esta é a fórmula da pressão osmótica \pi.
\pi =\frac{n}{V_{m}}iRT
- n é o número de partículas de soluto em mols;
- V_{m} é o volume do solvente puro em litros;
- R é a constante dos gases, cujo valor é 0,0821 \frac{L\cdot atm}{mol \cdot K};
- T é a temperatura em kelvin (K);
- i é o fator de van’t Hoff, indica o número de íons criado quando uma molécula se dissolve em um solvente. Por exemplo, o cloreto de sódio (NaCl) dissolvido em água produz 2 íons. Logo i é igual a 2.
Eletrodiálise reversa
A eletrodiálise reversa extrai energia do movimento dos íons. Esta tecnologia tem várias membranas, umas (em amarelo) permitem a passagem de cátions (íons com carga positiva) e outras (em verde) permitem somente a passagem de anions (íons de carga negativa). Tem eletrodos nos lados opostos, onde ocorre reações de oxidação e redução, para produzir uma corrente elétrica contínua. Como mostra a figura abaixo, a água doce (azul) e a salgada (vermelho) se alternam nas posições entre as membranas.
Esta é uma célula de eletrodiálise reversa.
A membrana positivamente carregada permite a passagem de íons negativos e vice-versa. Esta tecnologia ainda está em fase de pesquisa e vários materiais de membranas com espessura nanométrica estão sendo estudados.
