DE: Site Inovação Tecnológica - 29/03/2011
Quando a água doce dos rios entra no mar a diferença na salinidade leva a uma mudança de entropia.
Essa diferença de entropia, calculada em 2,2 kJ por litro de água doce, é uma fonte gigantesca de energia renovável.
O grande desafio é extrair essa energia, convertendo-a para formas úteis, eletricidade, por exemplo.
A equipe do Dr. Yi Cui, da Universidade de Stanford, resolveu enfrentar o desafio e demonstrou que o conceito de extração dessa "energia entrópica" pode realmente funcionar na prática.
E funcionar bem: a sua "bateria de mistura entrópica", que gera energia a partir da diferença de entropia entre a água doce dos rios e a água salgada do mar operou com uma eficiência de 74%.
Baterias químicas
O conceito de geração de energia da diferença de entropia já foi estudado e testado antes.
A abordagem mais promissora adotada até agora usa membranas superfinas, parecidas com as usadas em células a combustível a hidrogênio, para que os íons passem de um dos líquidos para o outro, gerando uma corrente.
O enfoque adotado pela equipe de Cui é diferente: a energia extraída da diferença de concentração entre duas soluções é armazenada em baterias químicas - a energia é armazenada como energia química no interior da estrutura química do material usado como eletrodo.
A bateria de mistura entrópica foi fabricada com nanofios de óxido de manganês e eletrodos de prata. O uso de estruturas com dimensões nanoscópicas é importante pela sua grande área superficial, algo essencial para capturar mais energia por área.
A energia é gerada pelo movimento dos íons de sódio e cloro - os dois elementos que compõem o sal da água do mar - através da rede cristalina dos eletrodos. Mas ela pode ser usada com outras soluções.
Eficiência da bateria de entropia
"A bateria foi demonstrada extraindo energia de água real do mar e de um rio, mas pode ser aplicada a uma grande variedade de soluções salinas e água doce," afirmam os pesquisadores.
O rendimento real observado foi de 74%, mas os pesquisadores afirmam que a mera mudança na distância entre os eletrodos pode elevar essa eficiência para algo em torno de 85%.
"Considerando o fluxo de água dos rios para os oceanos como um fator limitador para esse tipo de energia, a produção de energia renovável pode potencialmente alcançar 2 TW, o equivalente a 13% de todo o consumo de energia do mundo," afirmam os pesquisadores.
Bibliografia:
Batteries for Efficient Energy Extraction from a Water Salinity Difference
Fabio La Mantia, Mauro Pasta, Heather D. Deshazer, Bruce E. Logan, Yi Cui
Nano Letters
March 17, 2011
