Investigadores de la Universidad de Stanford han desarrollado una batería que se aprovecha de la diferencia de salinidad entre el agua dulce y el agua de mar para producir electricidad.

Cualquier lugar de agua dulce en el que entra en el mar, como la desembocadura de los ríos o estuarios, podrían ser sitios potenciales para una planta de energía que utilice esta clase de batería, dijo Yi Cui, profesor asociado de Ciencias de los Materiales e Ingeniería, quien dirigió el equipo de investigación.

El factor de limitación teórico, dijo, es la cantidad de agua dulce disponible. "De hecho, tenemos una cantidad infinita de agua de los océanos, lamentablemente no tenemos una cantidad infinita de agua dulce", dijo.

Como indicador del potencial de la batería para producir energía, el equipo de Cui calcula que si todos los ríos del mundo fueron objeto de un uso para este fin, las baterías podrían suministrar alrededor de 2 teravatios de electricidad al año - que es aproximadamente el 13 por ciento del consumo mundial actual de energía.

La batería en sí es simple: consta de dos electrodos - una positiva y otra negativa - inmerso en un líquido que contiene partículas cargadas eléctricamente, o iones. En el agua, los iones de sodio y cloro son los componentes de la sal de mesa común.

Inicialmente, la batería está llena de agua dulce y una pequeña corriente eléctrica es aplicada a una recarga rápida. El agua dulce se drena y se reemplaza con agua de mar. Debido a que el agua de mar es salada, contiene 60 a 100 veces más iones que el agua dulce, aumenta el potencial eléctrico o tensión, entre los dos electrodos. Eso hace que sea posible obtener mucha más electricidad que la cantidad utilizada para cargar la batería.

Una vez que la descarga se ha completado, el agua de mar se drena y se reemplaza con agua dulce y el ciclo puede comenzar de nuevo. "La clave aquí es que se necesita cambiar el electrolito, el líquido de la batería", dijo Cui, autor principal de un estudio publicado en la revista Nano Letters a principios de este mes.

En sus experimentos de laboratorio, el equipo de Cui utilizó agua de mar que recogió del Océano Pacífico frente a la costa de California y de agua dulce del Lago Donner, en lo alto de Sierra Nevada. Lograron un 74 por ciento de eficiencia en la conversión de la energía potencial en la batería a la corriente eléctrica, pero Cui piensa que con modificaciones simples la batería podría alcanzar el 85 por ciento de eficiencia.

Para mejorar la eficiencia, el electrodo positivo de la batería está hecho de nanorods de dióxido de manganeso. Aumenta la superficie disponible para la interacción con los iones de sodio en aproximadamente 100 veces en comparación con otros materiales. El nanorod hace posible que los iones de sodio entren y salgan del electrodo con facilidad, acelerando el proceso. Eligieron el dióxido de manganeso para el electrodo positivo, en parte, porque es ambientalmente benigno.

El proceso en sí debe tener escaso impacto ambiental. El agua de descarga sería una mezcla de agua dulce y salada, liberada en una zona donde las dos aguas ya la mezcla, a la temperatura natural.

Una de las preocupaciones de Cui es encontrar un buen material para el electrodo negativo. Él usó la plata para los experimentos, pero la plata es demasiado caro para ser práctico.

Su grupo hizo una estimación de las diversas regiones y países, y determinó que América del Sur, con el río Amazonas (su desembocadura se muestra en la imagen), drenando una gran parte del continente, tiene el mayor potencial. África también tiene una abundancia de ríos, al igual que Canadá, Estados Unidos y la India.

Pero el agua del río no tiene por qué ser la fuente de agua dulce, dijo Cui, quien planeta el uso de aguas de escorrentía procedentes de tormentas e incluso de origen tratadas de residual. "Creo que tenemos que estudiar el uso de agua de alcantarillado", dijo. "Si podemos utilizar las aguas residuales, esto va a vender muy bien".