Pesquisadores da EPFL criaram uma nova membrana usando nanoporos revestidos de lipídios que aumenta a eficiência da produção de energia azul a partir da mistura de água salgada e água doce. A inovação permite que os íons passem de forma mais suave, gerando até três vezes mais potência do que as tecnologias existentes. Esse avanço poderia tornar a energia osmótica uma fonte renovável mais viável.
A energia azul, ou energia osmótica, obtém eletricidade da mistura natural de água salgada e água doce. Íons da água salgada movem-se através de uma membrana seletiva a íons em direção à água doce, criando uma voltagem que pode ser convertida em potência. No entanto, sistemas anteriores enfrentavam dificuldades com o transporte lento de íons e pobre separação de cargas nas membranas. A equipe do Laboratório de Biologia em Nanoescala da Escola de Engenharia da EPFL, liderada por Aleksandra Radenovic, abordou esses problemas revestindo nanoporos com moléculas de lipídios. Esses revestimentos formam lipossomas que reduzem o atrito dentro dos poros. As cabeças hidrofílicas das bicamadas lipídicas atraem uma fina camada de água, impedindo o contato direto dos íons com a superfície do poro e permitindo uma passagem mais suave. Os pesquisadores fabricaram uma membrana de nitreto de silício com 1.000 nanoporos em forma de estalactite dispostos em padrão hexagonal. Testes em condições simulando a mistura de água do mar e água de rio produziram uma densidade de potência de 15 watts por metro quadrado — duas a três vezes maior do que as tecnologias atuais de membranas poliméricas. «O nosso trabalho reúne as forças de duas abordagens principais para a colheita de energia osmótica: membranas poliméricas, que inspiram a nossa arquitetura de alta porosidade; e dispositivos nanofluidicos, que usamos para definir nanoporos altamente carregados», disse Radenovic. Os achados, publicados na Nature Energy, também contaram com suporte de imagem do Centro Interdisciplinar de Microscopia Eletrónica da EPFL. O investigador do LBEN Tzu-Heng Chen observou: «Ao mostrar como o controlo preciso da geometria dos nanoporos e das propriedades de superfície pode remodelar fundamentalmente o transporte de íons, o nosso estudo move a investigação em energia azul para além dos testes de desempenho e para uma era de verdadeiro design.» A primeira autora Yunfei Teng destacou o potencial mais amplo: «O comportamento de transporte aprimorado que observamos, impulsionado pela lubrificação por hidratação, é universal, e o mesmo princípio pode ser estendido para além dos dispositivos de energia azul.» Este desenvolvimento combina design de membrana escalável com engenharia nanofluidica precisa, avançando a energia osmótica em direção a aplicações práticas.
