Coraz bardziej fascynujące stają się poszukiwania zupełnie nowych źródeł energii. Naukowcy podążają każdą możliwą ścieżką, by odkryć zjawisko, dzięki któremu będziemy pozyskiwać ekologiczne kilowaty. Dochodzą nawet już do takich odkryć, dzięki którym będziemy produkować energię elektryczną mieszając... wodę z dwóch źródeł. Jakkolwiek egzotycznie to brzmi, tego typu elektrownia już nawet pracuje. I spisuje się całkiem nieźle. Chodzi o zjawisko osmozy, a elektrownie wykorzystujące ten proces nazywa się osmotycznymi.
Trochę chemii
W ogromnym skrócie chodzi o to, że oddzielenie półprzepuszczalną błoną dwóch płynów o różnym stężeniu, doprowadza do procesu samorzutnego przenikania rozpuszczalnika z roztworu o mniejszym stężeniu (albo czystego rozpuszczalnika) do roztworu o większym stężeniu. Może to dotyczyć na przykład styku wody morskiej i słodkiej. „Napór” cieczy do zbiornika z wodą słoną powoduje wzrost ciśnienia, które jest wykorzystywane do produkcji prądu za pomocą turbiny.
Co ciekawe – skoro już kręcimy się w oparach teorii – zjawisko to odkryto, badając plazmolizę komórek skórki liści zapasowych cebuli (bez obaw, ja też mam jedynie wrażenie, że to rozumiem). W każdym razie błoną półprzepuszczalną była błona komórkowa, a roztworami zawartość komórki i płyn pod szkiełkiem nakrywkowym preparatu mikroskopowego. Warto tu zauważyć, iż udało się to zaobserwować podczas badania żywych komórek.
W każdym razie elektrownię wykorzystująca to zjawisko zbudowali już Norwegowie, którzy w zakresie poszukiwania nowych (a przed wszystkim ekologicznych) źródeł energii nie mają sobie równych. Pierwszy generator uruchomili już w roku 2010 i zadowalająco sprawuje się on do dziś.
Lokalne małe napięcia
Ale to jeszcze nie wszystkie wieści. Otóż całkiem niedawno energetykę osmotyczną pod lupę wzięli francuscy naukowcy. Odkryli oni otóż, że nanorurki z azotku boru znacznie zwiększają napięcie między jonami wody o małym i dużym zasoleniu. Zajmowali się przede wszystkim odwróconą elektrolizą, która zakłada stosowanie membrany z mikrokanalikami rozdzielającej kationy i aniony, dzięki czemu tworzą się lokalne małe napięcia. Okazało się, że zastosowanie nanorurek z azotku boru daje lepsze efekty niż wykorzystywane do tej pory materiały. Membrana z nanorurek z azotku boru silnie przyciąga jony dodatnie, przez co płynie przez nią prąd o natężeniu nawet 1 A.
Z ich wyliczeń wynika, że metr kwadratowy takiej membrany może wygenerować 4 kW i 30 MWh w ciągu roku. To aż tysiąc razy więcej niż obecnie stosowane systemy. A nie da się ukryć, że to odkrycie wprost przekłada się na potencjalną efektywność elektrowni osmotycznych w przyszłości.
A do tego ścieki
Naukowcy – jak zawsze – są optymistami, i z pełnym przekonaniem mówią, że już wkrótce do naszych domów popłynie prąd z elektrowni osmotycznych. Mniej wyrywni są jednak inwestorzy, którzy stanowczo stabilniej stąpają po ziemi. Niewątpliwie obserwując norweskiego „rodzynka” widzą potencjał w tej technologii, z drugiej jednak strony wciąż spierają się, jaki rzeczywisty potencjał w niej drzemie.
Kiedy w 2007 roku Skandynawowie rozpoczynali pierwsze przymiarki do instalacji pilotażowej szacowali, iż na świecie można wybudować elektrownie osmotyczne, które rocznie dawałyby 1,6 tys. TWh energii. 200 przypadałoby na Europę, a 12 na Norwegię. W samej Norwegii mogłyby zapewnić 10 proc. produkcji energii.
Dzisiaj, biorąc pod uwagę wszystkie miejsca, gdzie woda słodka styka się ze słoną, mówi się o możliwości pozyskania 1 TW mocy. To wielkość godna szacunku, gdyż stanowi równowartość tysiąca reaktorów jądrowych. Ale jeśli dołączymy do tego wody ściekowe, potencjał elektrowni osmotycznych zwiększy się o dodatkowe kilkadziesiąt GW.
Analizując teoretyczne wyliczenia i osiągnięcia naukowców trzeba przyznać, że energia osmotyczna jest bardzo obiecującą technologią. Nie wiąże się z emisja gazów cieplarnianych, co stawia ją w pozycji uprzywilejowanej. Pytanie tylko, co powiedzą na to ekolodzy, gdy na ujściu każdej rzeki inwestorzy postanowią wybudować elektrownie...
Sławomir Dolecki
