Peneliti di EPFL telah menciptakan membran baru menggunakan nanopor berlapis lipid yang meningkatkan efisiensi produksi energi biru dari pencampuran air asin dan air tawar. Inovasi ini memungkinkan ion lewat lebih lancar, menghasilkan hingga tiga kali lebih banyak daya daripada teknologi yang ada. Kemajuan ini dapat membuat energi osmotik menjadi sumber terbarukan yang lebih layak.
Energi biru, atau energi osmotik, memanfaatkan listrik dari pencampuran alami air asin dan air tawar. Ion dari air asin bergerak melalui membran selektif ion menuju air tawar, menciptakan tegangan yang dapat dikonversi menjadi daya. Namun, sistem sebelumnya kesulitan dengan transportasi ion yang lambat dan pemisahan muatan yang buruk di membran. Tim dari Laboratorium Biologi Skala Nano di Sekolah Teknik EPFL, yang dipimpin Aleksandra Radenovic, mengatasi masalah ini dengan melapisi nanopor menggunakan molekul lipid. Lapisan ini membentuk liposom yang mengurangi gesekan di dalam pori-pori. Kepala hidrofilik dari lapisan ganda lipid menarik lapisan air tipis, mencegah kontak langsung ion dengan permukaan pori dan memungkinkan pergerakan yang lebih lancar. Para peneliti membuat membran silikon nitrida dengan 1.000 nanopor berbentuk stalaktit dalam pola heksagonal. Pengujian dalam kondisi yang mensimulasikan pencampuran air laut dan air sungai menghasilkan kepadatan daya 15 watt per meter persegi—dua hingga tiga kali lebih tinggi daripada teknologi membran polimer saat ini. „Pekerjaan kami menggabungkan kekuatan dua pendekatan utama untuk pemanenan energi osmotik: membran polimer, yang menginspirasi arsitektur berpori tinggi kami; dan perangkat nanofluidik, yang kami gunakan untuk mendefinisikan nanopor bermuatan tinggi,“ kata Radenovic. Temuan tersebut, yang diterbitkan di Nature Energy, juga melibatkan dukungan pencitraan dari Pusat Mikroskopi Elektron Interdisipliner EPFL. Peneliti LBEN Tzu-Heng Chen menyatakan, „Dengan menunjukkan bagaimana kontrol presisi atas geometri nanopor dan sifat permukaan dapat mengubah secara fundamental transportasi ion, studi kami memajukan penelitian energi biru melampaui pengujian performa dan memasuki era desain sejati.“ Penulis pertama Yunfei Teng menyoroti potensi yang lebih luas: „Perilaku transportasi yang ditingkatkan yang kami amati, didorong oleh pelumasan hidrasi, bersifat universal, dan prinsip yang sama dapat diperluas di luar perangkat energi biru.“ Pengembangan ini menggabungkan desain membran yang dapat diskalakan dengan rekayasa nanofluidik yang presisi, memajukan energi osmotik menuju aplikasi praktis.
