Używamy wody w celu pozyskania energii na różne sposoby, jednak zwykle opierają się one na wykorzystaniu jej energii mechanicznej lub cieplnej. Okazuje się jednak, że w tym celu można wykorzystać również coś tak niepozornego jak różnicę w zasoleniu i istnieją aż dwie innowacyjne metody, które potrafią tego dokonać. Jak one działają i gdzie mogłyby znaleźć zastosowanie?
Pierwszy sposób wykorzystuje osmozę – zjawisko, w którym rozpuszczalnik przemieszcza się przez półprzepuszczalną membranę z roztworu o niższym stężeniu, do roztworu o wyższym stężeniu. Na przykład cząsteczki wody przemieściłyby się w takiej konfiguracji ze zbiornika z wodą słodką do zbiornika z wodą słoną. Między tymi dwoma płynami istnieje znaczna różnica w zasoleniu, przez co cząsteczki poruszałyby się szybko, wytwarzając ciśnienie, które można by zamienić w energię elektryczną.
Inna metoda jest rozwijana poprzez testy urządzenia opracowanego na Uniwersytecie Stanfordzkim. Konstrukcją przypomina ono nieco konwencjonalną baterię, a jego działanie można ją podsumować jako proces odwrotny do odsalania. Jeśli chcemy usunąć sól z wody morskiej, musimy dostarczyć ogromną ilość energii. Badacze wywnioskowali zatem, że odwrócony proces powinien prowadzić do jej uwolnienia. Działanie urządzenia opiera się na zastosowaniu dwóch elektrod, które powodują przemieszczanie się jonów ujemnych i dodatnich z wody słonej w środowym pojemniku, do pojemników z wodą słodką po bokach poprzez membrany przepuszczające je tylko w jedną stronę. Ruch jonów powoduje powstanie prądu elektrycznego.
Dlaczego wykorzystanie różnicy w zasoleniu może wydawać się atrakcyjne?
Obie opisane wyżej techniki można teoretycznie wykorzystać w ujściach rzek – są to bowiem miejsca, gdzie woda słodka naturalnie spotyka się z wodą słoną. Taki pomysł pojawił się już w drugiej połowie XX wieku – w 1970 roku szacowano, że gdyby wykorzystać pełen potencjał wszystkich ujść rzek na świecie, można by pokryć niemal całe światowe zapotrzebowanie na energię. Obecne oceny są jednak znacznie bardziej powściągliwe – wskazują bowiem, że mogłoby to być jedynie 13%.
Choć wizja ta wydaje się obiecująca istnieją co najmniej dwa poważne problemy, studzące ewentualny entuzjazm. Po pierwsze, możemy wykorzystać jedynie niewielką część potencjału tego rozwiązania – w przeciwnym wypadku skutkiem mogłoby być katastrofalne zakłócenie morskiego ekosystemu.
Poza tym, zanim woda mogłaby zostać użyta w takim procesie, musiałaby zostać wstępnie oczyszczona z zawieszonych w niej cząsteczek i mikroorganizmów. Mogłoby się zatem okazać, że proces ten wymagałby na tyle dużo energii, że całe przedsięwzięcie stałoby się nieopłacalne.
Nawet jeśli te technologie nie sprawdziłyby się w ujściach rzek, mogłyby znaleźć zastosowanie w innych dziedzinach, takich jak medycyna czy rozdzielanie wody w celu produkcji wodoru.
Źródła:
https://www.chemicool.com/definition/osmosis.html
https://www.electrochem.org/what-is-blue-energy
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/water-splitting
https://www.technologyreview.com/2011/05/03/194949/salty-solution-for-energy-generation/
Udostępnij na FB
Udostępnij na Twitterze
Udostępnij na LinkedIn
