Os defensores da energia verde em breve podem ficar azuis. Uma nova membrana promete libertar o potencial da “energia azul”, usando as diferenças químicas entre água doce e água salgada para gerar eletricidade. Se os cientistas puderem ampliar a membrana de boro, que agora tem o tamanho de um selo postal, a preços acessíveis, poderá fornecer energia livre de carbono para milhões de pessoas em nações costeiras onde os rios de água doce encontram o mar.
A promessa da energia azul decorre de sua escala: os rios despejam cerca de 37.000 quilómetros cúbicos de água doce nos oceanos todos os anos. Essa interseção entre água doce e salgada cria o potencial de gerar 2,6 terawatts de eletricidade, aproximadamente a quantidade que pode ser gerada por 2.000 reatores nucleares.
Existem várias maneiras de produzir energia a partir desta mistura. E algumas fábricas de energia azul já foram construídas. Mas o elevado custo impediu a adoção generalizada. Todas as abordagens de energia azul dependem do fato de que os sais são compostos por iões e produtos químicos que abrigam uma carga positiva ou negativa. Nos materiais sólidos, as cargas positivas e negativas atraem-se, unindo os iões. (O sal de cozinha, por exemplo, é um composto feito de iões de sódio carregados positivamente ligados a iões de cloreto carregados negativamente.) Na água, esses iões desprendem-se e movem-se livremente.
Ao bombear os iões positivos – como sódio ou potássio – para o outro lado de uma membrana semipermeável, os cientistas podem criar duas piscinas de água: uma com carga positiva e outra com carga negativa. Se mergulharem eletrodos nas piscinas e os ligarem por um fio, os eletrões fluirão do lado carregado negativamente para o lado carregado positivamente, gerando eletricidade.
Em 2013, cientistas franceses fizeram esta membrana, criando um filme de nitreto de silício – usado na indústria eletrónica, ferramentas de corte e outros usos – perfurado por um único poro revestido com um nanotubo de nitreto de boro (BNNT), um material que está a ser investigado para uso em compósitos de alta resistência, entre outras coisas. Como os BNNTs são carregados negativamente, a equipa francesa suspeitou que impediriam que iões carregados negativamente na água passassem pela membrana (porque cargas elétricas semelhantes se repelem). O palpite estava certo. Descobriram que quando uma membrana com um único BNNT foi colocada entre água doce e salgada, os iões positivos passaram do lado salgado pra o outro lado, mas os iões carregados negativamente foram bloqueados.
O desequilíbrio de carga entre os dois lados era tão forte que os cientistas estimaram que um único metro quadrado da membrana – repleto de milhões de poros por centímetro quadrado – poderia gerar cerca de 30 megawatts-hora durante um ano. Isso é suficiente para abastecer anualmente três casas.
Mas criar filmes do tamanho de um selo postal provou ser impossível, porque ninguém descobriu como fazer todos os BNNTs longos e finos se alinharem perpendicularmente à membrana. Até agora.
Na reunião semestral da Materials Research Society, Semih Cetindag, estudante do laboratório do engenheiro mecânico Jerry Wei-Jen Shan na Rutgers University em Piscataway, Nova Jersey, relatou que sua equipa resolveu o problema. Os nanotubos são uma solução simples: compram a uma empresa de fornecimento de produtos químicos. Os cientistas adicionam-nos a um polímero que é espalhado num filme de 6,5 micrometros de espessura. Para orientar os tubos alinhados aleatoriamente, a equipa pintou os tubos carregados negativamente com um revestimento carregado positivamente; as moléculas que o compunham eram grandes demais para caber dentro dos BNNTs e, portanto, deixavam os canais abertos. A equipa de Cetindag adicionou partículas magnéticas de óxido de ferro carregadas negativamente à mistura, que se fixaram aos revestimentos carregados positivamente.
Isso deu o salto que procuravam. Quando aproximaram um campo magnético, conseguiram manobrar os tubos para que ficassem alinhados ao longo do filme de polímero. Aplicaram ainda uma luz ultravioleta para fixar tudo. E, finalmente, usaram um feixe de plasma para gravar parte do material nas superfícies superior e inferior da membrana, garantindo que os tubos estivessem abertos em ambos os lados. A membrana final continha cerca de 10 milhões de BNNTs por centímetro cúbico.
Quando colocaram a membrana num pequeno recipiente que separa água salgada e doce, produziu quatro vezes mais energia por área do que a experiência BNNT da equipa francesa. Agora estão a tentar aumentar o número de poros abertos nos filmes – o que pode dar um impulso à desejada energia azul.
Crédito da foto: LWM/NASA/LANDSAT/ALAMY STOCK PHOTO
