El invento que aprovecha la desembocadura de los ríos para dar luz barata a ciudades del tamaño de Barcelona

Las energías renovables siguen batiendo récords en España que hasta hace poco parecían inalcanzables. Según datos de Red Eléctrica Española, el pasado mes de mayo no se quedó atrás: la conjunción de la eólica, la fotovoltaica y la hidráulica generaron un 16,4% más que el mismo mes el año pasado, y alcanzaron una cuota del 63%, con la energía solar por primera vez liderando el mix eléctrico nacional. Sin embargo, la tecnología tiene que seguir mejorando para ofrecer más eficiencia y capacidad de producción, además de resolver el problema de la intermitencia climatológica que afecta al sol y al viento, con soluciones como la que ofrece la mayor central de energía mareomotriz del mundo.

Hay quien propone aprovechar otro tipo de energías renovables capaces de solucionar este inconveniente, que impide una producción continua y permanente y obliga a desarrollar nuevos métodos de almacenamiento de la energía. Es el caso de los científicos Bruno Mottet y Lyderic Bocquet, finalistas a inventores europeos del año en la categoría Pymes en los premios que organiza la Oficina Europea de Patentes, gracias a INOD (siglas en inglés de Difusión Nano Osmótica Iónica), una tecnología que permite generar grandes cantidades de energía limpia y barata en los estuarios y deltas de los ríos.

La clave está en una membrana especial, fácil de producir localmente, que aprovecha la diferencia de salinidad entre el agua dulce del río y la salada del mar para generar energía de forma permanente, con una gran rango de aplicaciones y estaciones modulares, que permiten adaptar la generación a la demanda. Lo mejor es que esta tecnología está ya madura para su primera aplicación, a través de la empresa Sweetch Energy, que ha colaborado con la Compagnie Nationale du Rhône (CNR) para poner en marcha la primera planta piloto osmótica del mundo, OsmoRhône 1, con una futura capacidad de hasta 500 MW, el equivalente a lo que consumen poblaciones de 1,5 millones de habitantes, como las de Marsella, Barcelona o Ámsterdam.

Una idea con largo recorrido

Sweetch Energy se fundó en 2015 y ha basado el desarrollo de su tecnología en los descubrimientos de Lyderic Bocquet, especialista en la mecánica de fluidos a nanoescala, además de director de investigación del CNRS (centro nacional de investigación científica francés) y profesor de la Escuela Normal Superior de París. A su vez, Bocquet desarrolló sus investigaciones a partir del largo recorrido científico e industrial de los últimos 75 años, tiempo que los investigadores llevan intentando obtener energía a partir de la ósmosis del agua.

Este fenómeno físico se da de forma natural en los seres vivos y ya se aplica en tecnologías como la desalación del agua con uno de los métodos más populares y rentables, la ósmosis inversa, por ejemplo. La ósmosis se produce cuando dos líquidos con diferente concentración de un elemento son separados por una membrana semipermeable, mientras un solvente se encarga de equilibrar las concentraciones de ese elemento. Es un método de difusión pasiva que se produce de forma espontánea y no requiere ningún gasto energético. 

Basándose en ese principio físico, los responsables de Sweetch Energy han desarrollado una membrana fabricada con un material biológico abundante (que mantienen en secreto y bajo patente), diseñada para aprovechar la diferencia de salinidad entre el agua que fluye por los ríos y el agua del mar en el que desemboca. Ese proceso, como han demostrado en varios estudios científicos y prevén demostrar a escala en 2025, puede generar grandes cantidades de energía renovable de forma permanente e ilimitada.

"La energía osmótica tiene su origen en la entropía de mezclar sal con agua dulce", explica Lyderic Bocquet en una publicación de la propia Oficina Europea de Patentes. "La energía osmótica cosecha esta entropía, este caos, en algo con lo que se puede trabajar". El ambicioso objetivo es que la contribución de la energía osmótica ayude a elevar la cuota mundial de electricidad renovable desde el 50% que actualmente está previsto para 2050 hasta el 65%.

De izquierda a derecha, Bruno Mottet y Lyderic Bocquet, inventores del INOD European Patents Office Omicrono

Nicolas Heuzé, cofundador y CEO de Sweetch Energy, aporta una definición más precisa en el blog del Departamento de Innovación de Bretaña. Su funcionamiento pasa por "introducir agua dulce y agua salada en un generador en forma de una gran caja, en la que se colocan una pila de miles de membranas. Luego, se hace fluir suavemente agua dulce a lo largo de estas membranas por un lado y agua salada por el otro. Estas membranas son notablemente selectivas, es decir, sólo dejan pasar iones positivos o negativos, lo que crea potenciales productores de energía iónica". Y esa generación puede ser muy elevada, entre 20 y 30 W por metro cuadrado.

El potencial es enorme, ya que es una energía que se puede capturar y usar de manera concentrada, sin utilizar demasiado espacio y sin impacto en el paisaje, a diferencia de los gigantescos aerogeneradores, las macrogranjas solares o las presas hidroeléctricas. La aceptación social de estas renovables a veces se pone en entredicho debido a su gran tamaño y a sus efectos colaterales sobre el entorno.

Diseño preliminar de una de las plantas de energía osmótica Sweetch Energy / Chaix & Morel Omicrono

En su lugar, Sweetch Energy apuesta por pequeñas plantas de energía osmótica, diseñadas en colaboración con el estudio de arquitectura Chaix & Morel, instaladas las riberas de los ríos o directamente en el mar, que no generan ruido ni tienen otras consecuencias no deseadas.

"Visualmente, nuestros sistemas no son masivos, e incluso se pueden poner bajo tierra. Hay que imaginar un pequeño edificio al borde del estuario o el delta", afirma Heuzé en un vídeo explicativo de la empresa. Estas instalaciones disponen de "sistemas que llevan el agua al interior de la estación osmótica, agua dulce por un lado y agua salada por otro. Los dos tipos de agua pasan por nuestros generadores osmóticos y vuelven al estuario o el delta. El coste final de producción de cada kWh debe estar al nivel de otros tipos de energía y va a mejorar con el paso del tiempo, como ha sucedido con otras energías renovables".

OsmoRhône 1

Los equipos de la empresa llevan desde 2015 trabajando en el desarrollo de la tecnología para su aplicación directa en una primera planta piloto situada en la esclusa de Barcarin, en Port Saint Louis (Francia), donde el Ródano desemboca en el Mediterráneo. Está previsto que se instalen y se distribuyan hasta 500 MW a lo largo del río antes de 2035, una capacidad muy superior a la que ofrecen otras alternativas como la energía undimotriz, que aprovecha el movimiento generado por las olas.

El objetivo a lo largo de estos años, desde los primeros módulos que se instalarán en 2025 hasta la planta funcional a gran escala, es reducir el coste de la energía osmótica desde los 150-180 euros por MWh iniciales hasta los 50-80 euros, lo que la convertiría en una de las renovables más competitivas. Según los cálculos iniciales, el potencial natural de todos los estuarios a nivel mundial equivaldría a unos 1.300 GW.

Diseños preliminares de las plantas de energía osmótica Sweetch Energy / Chaix & Morel Omicrono

Más allá de esta pionera central osmótica en el Ródano, Sweetch Energy busca aprovechar todas las posibilidades que ofrece esta tecnología. Con una subvención de 2,5 millones de euros por parte del Consejo Europeo de Innovación (CEI), la compañía ha iniciado un programa de investigación "que ampliará la gama de aplicaciones de nuestra disruptiva plataforma nanofluídica al calor residual".

Aunque todavía faltan detalles sobre cómo planean aprovechar ese calor, su intención es similar a la del novedoso sistema de Google que usa el calor de sus centros de datos para dar calefacción gratis a ciudades enteras. Lo que pretenden Mottet, Bocquet y su equipo científico es usar la tecnología INOD para producir electricidad limpia canalizando el calor residual a baja temperatura.

Ya existen distintos sistemas que utilizan este exceso de calor de diversos procesos industriales, pero ninguno hasta la fecha ha logrado producir electricidad limpia de forma eficiente utilizando temperaturas inferiores a 100 ºC, "lo que representa un potencial mundial anual de varias decenas de miles de TWh".