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Un estudio revela que el grafeno puede aprovechar la energía azul de los océanos

el grafeno puede aprovechar la energía azul de los océanos

Un grupo de investigadores de la Universidad de Deaing, en Australia, ha descubierto una forma de recolectar más energía azul de los océanos gracias al grafeno.

Un estudio de la Universidad de Deakin, en Australia, ha descubierto una nueva tecnología de membranas de nanomateriales bidimensionales basados en grafeno que puede mejorar los procesos de recolección de energía azul procedente de los océanos.

La recolección de energía azul es un tipo de energía renovable que genera electricidad por ósmosis, a través de la diferencia de contenido de sal entre el agua dulce y el agua de mar.    

Como explica Weiwei Lei, profesor asociado y director del proyecto realizado por un grupo de investigadores del Institute for Frontier Materials (IFM) de la Universidad de Deakin, “la energía oceánica se compone de cinco formas: mareas, olas de agua, corrientes oceánicas, gradientes de temperatura y gradientes de salinidad, que ofrecen un recurso energético potencial alternativo e ilimitado”.

La energía de gradiente de salinidad, también conocida como energía osmótica o energía azul, tiene un potencial de energía de 1 TW (8500 TW h en un año), que supera la suma de energía hidráulica, nuclear, eólica y solar en 2015.

 

El desarrollo de la nanotecnología y los nanomateriales 2D han permitido nuevas membranas de nanomateriales 2D con nanoporos y nanocanales para la recolección de energía azul. 

Sin embargo, la eficiencia de la recolección de energía procedente de estas membranas sigue siendo insuficiente para satisfacer las demandas de las aplicaciones prácticas.

Un estudio revela que el grafeno puede aprovechar la energía azul de los océanos

el grafeno puede aprovechar la energía azul de los océanos

Journal of the American Chemical Society

Según recoge Europa Press, el estudio publicado en el Journal of the American Chemical Society reveló una estrategia para optimizar los nanocanales dentro de las membranas de nanomateriales 2D para recolectar más energía, construyendo nanocanales a partir de nanoláminas de óxido de grafeno. 

Las láminas se exfolian químicamente, sacudiendo fragmentos de nanoláminas reactivos sueltos llamados fragmentos oxidativos, que se cargan en condiciones alcalinas. 

Los canales cargados negativamente atraen iones positivos en el agua de mar. Entonces, la presión osmótica puede empujar los iones a través de los canales para crear una corriente neta que se puede recolectar.

De esta forma, la membrana puede superar el compromiso entre la permeabilidad (la facilidad con la que los iones pueden moverse a través de los canales) y la selectividad (fomentando que solo los iones positivos se muevan a través de los canales). 

Esto le da a la membrana un impulso en la generación de energía en comparación con las membranas de óxido de grafeno que no han sido tratadas para incluir fragmentos de nanoláminas con carga negativa.

Recolectar más energía

"Esto significa que podemos recolectar más energía a través de grandes volúmenes de agua. Esta generación de energía impulsada se debe a los nanocanales ampliados junto con la densidad de carga local mejorada de los fragmentos oxidativos separados", afirma Lei.

La nueva estrategia de diseño de membranas que utiliza estos fragmentos oxidativos para decorar los nanocanales proporciona un enfoque alternativo y fácil para muchas aplicaciones que pueden explotar las cargas iónicas, como el intercambio iónico.

Según Lei, actualmente esta investigación todavía se limita a equipos de tamaño de laboratorio, sin embargo, están planeando comprar grandes instalaciones para fabricar membranas y dispositivos grandes para la aplicación a gran escala.

"En el mundo real, pensamos que las membranas podrían instalarse en las desembocaduras de los ríos o en los puntos de salida de las aguas residuales de la industria", declaró.

"Las aguas residuales de las fábricas o la industria tienen diferentes iones de carga superficial con una concentración más alta que el agua normal. Si podemos colocar nuestra membrana al final de sus procesos antes de que las aguas residuales lleguen a los cursos de agua naturales, podemos recolectar la energía y también tratar esa agua", concluyó. 

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