Desde hace siglos está muy presente la idea del aprovechamiento del agua dulce de los ríos antes de su desembocadura en el mar, incluso en la actualidad, pese a que por nuestro mayor conocimiento medioambiental sepamos que no cabe hablar de desperdicio, ya que todo tiene su razón de ser para la conservación de los ciclos de la naturaleza, el equilibrio del medioambiente y la pervivencia de los ecosistemas.
La energía azul supone precisamente un hito en la vieja aspiración humana de aprovechar el agua fluvial, así como una nueva modalidad de renovable muy prometedora, aunque no sea tan conocida como la hidroeléctrica de los ríos, u energías de procedencia marina como la mareomotriz, a la que ya dedicamos una publicación sobre su relevancia en España.
¿Qué es la energía azul?
Tanto la mareomotriz que acabamos de mencionar como la eólica marina y la undiomotriz (producción de energía a partir de las olas del mar) suelen clasificarse también como energía azul, si bien en puridad esta sería exclusivamente la que se genera a partir del contacto entre el agua dulce y la salada por su diferencia de salinidad, debido un fenómeno que se conoce como osmosis, según el cual los líquidos con menor concentración salina tienden a fluir hacia los que tienen un mayor nivel de ella, lo que genera una presión traducible en energía capaz de alimentar, por ejemplo, una turbina.
Este proceso se da de manera natural en la desembocadura de los ríos, y puede ser inducido para la generación de energía renovable por tres vías distintas:
- Osmosis por presión retardada (PRO): se utiliza una membrana para equilibrar la concentración de sal de ambos tipos de agua, lo que provoca el aumento de la presión y por tanto el empuje hacia la turbina.
- Electrodiálisis inversa (RED): en este caso para separar ambos tipos de agua se emplean unas membranas especiales, específicamente preparadas para admitir el tránsito de iones de determinada carga en una de las direcciones, lo que produce un voltaje de energía eléctrica.
- Capacitive mixing o mezcla capacitiva(CapMix): este método sería el más experimental de todos, y consistiría en utilizar tanto en el agua salada como en la dulce dos electrodos similares para producir electricidad a partir de los iones presentes en ambos tipos de agua.
Las primeras investigaciones en el ámbito de la energía osmótica se remontan a 1954, cuando se estudió la viabilidad de extraer una fuente de energía de los procesos químicos resultantes de la mezcla de agua hídrica y marina. Pero no sería hasta la década de los 70 cuando se probó con éxito el método de las membranas equilibrantes, para aprovechar el proceso de osmosis por presión retardada. Y ya unos años más tarde, en 1977, se consiguió producir energía azul con electrodiálisis inversa mediante el uso de motor térmico.
En lo que respecta a las membranas, si bien existen modalidades capaces de restringir el tránsito de determinadas sustancias y permitir las de otras desde hace siglos, las preparadas para operar con iones o electrodos son fruto de desarrollos tecnológicos de la década de los 90 del siglo XX, y todavía continúan siendo un importante caballo de batalla a día de hoy, ya que se trabaja para que las celdas puedan generar un voltaje mayor y reducir su tamaño, algo que resulta muy importante como veremos un poco más adelante.
La gran ventaja de la energía azul con respecto a otras renovables
La energía azul es muy prometedora aunque se encuentre todavía en fase embrionaria a diferencia de otras renovables ya plenamente operativas, y ello obedece a que por sus características suple los problemas para un aprovechamiento continuado que ofrecen la solar, la eólica o algunas de los marinas, por el simple motivo de que no siempre luce el sol, hace viento o hay olas en el mar...
En cambio, los caudales provenientes de los ríos que desembocan en el mar sí que son constantes, y se dan en todos los países con costa (más del 43% de la población mundial vive en emplazamientos litorales), aunque evidentemente no todos destaquen por el caudal de su red hídrica.
Así, cuando hablamos de energía azul lo hacemos de una renovable que tampoco libera C02 en su generación como la solar o la eólica, pero que a diferencia de estas no está climáticamente condicionada, con lo que ello implica a efectos de disponibilidad continua.
Además, dado que todos los ríos del planeta desembocan en el mar la cantidad potencial de energía que se podría generar resulta inmensa. De hecho, se ha señalado que esta fuente de energía podría satisfacer el 40% de las necesidades mundiales, con base a un estudio de la Universidad Estatal de Pensilvania, que es ahora mismo el centro de referencia a nivel global para la investigación de la energía azul.
Precisamente en los laboratorios de esta universidad se han logrado conseguir membranas capaces de producir 12,6 vatios por m2, mezclando los sistemas que veíamos de electrodiálisis inversa y capacitive mixing, algo que ha supuesto un gran avance para las perspectivas de eficiencia de esta energía, ya que según estos guarismos una pequeña central podría bastar para proporcionar suministro a una población de 30.000 habitantes.
Con todo, estos resultados se han obtenido en condiciones de laboratorio, debiéndose aguardar al resultado que puedan arrojar los proyectos en entornos reales, donde se producirán fenómenos como el ensuciamiento de las membranas por las aguas residuales, o el paso de microcontaminantes orgánicos a través de las celdas de intercambio iónico.
Proyectos en marcha con energía azul
Los primeros proyectos exitosos con energía azul se desarrollaron en la década pasada en Japón, Holanda y Noruega, donde precisamente en la ciudad de Tofte se levantó la primera planta de energía osmótica del mundo.
Actualmente el proyecto más ambicioso que se está desarrollando en Europa es el de la Compagnie Nationale du Rhône en colaboración con Sweetch Energy, para construir en la desembocadura del Ródano una planta osmótica capaz de generar grandes cantidades de energía. Así, se espera que cuando la central esté operativa en 2030 sea capaz de producir 4 TWh de electricidad al año.
Para hacernos una idea de lo que supone esta cantidad, si tomamos como base que en España el consumo medio de electricidad por hogar es aproximadamente de 3,000 kWh (kilovatios-hora) al año, la energía azul que aportaría la central podría cubrir las necesidades de 1,33 millones de hogares, que son más de los que hay en una ciudad del tamaño de Barcelona con toda su área metropolitana.
Asimismo, también hay en marcha otros importantes proyectos en Europa para estudiar las potencialidades de los recursos de energía azul en la desembocadura del Danubio en el Mar Negro.
En España, si bien hay una Hoja de Ruta para el Desarrollo de la Eólica Marina y de las Energías del Mar impulsada por el Ministerio de Transición Ecológica, esta no contempla actuaciones específicas para proyectos con energía azul, al enfocarse en la maremotriz (generación de energía a partir de las mareas) y la undiomotriz (olas del mar), al margen de en la eólica marina, en la que el país es un referente a nivel mundial en cuanto a generación.
Aunque sí que hay una potente compañía española, Sacyr, que está liderando un importante proyecto europeo de energía azul renovable. Se trata de Life Hyreward, enfocado a la generación de energía renovable a partir de la salmuera remanente en el proceso de desalación, mediante una combinación del proceso de ósmosis inversa y del de electrodiálisis inversa o RED (Reverse Electrodialysis).
La primera fase experimental del proyecto se inició a finales de 2021 en la planta desaladora de Alicante, y está previsto que concluya en la primera mitad de 2025.
Retos de la energía azul
La generación de energía azul u osmótica tiene todavía varios desafíos importantes que resolver antes de poder ser viable a gran escala, pese a sus evidentes potencialidades y los avances que se han logrado en su investigación y desarrollo.
En primer lugar, todavía no se ha dado con una tecnología madura que evite el alto coste de producirla, ya que si para producir fotovoltaica o eólica basta con paneles solares y aerogeneradores, la azul requiere a día de hoy la construcción de una planta de salinidad.
Esto hace que en las estimaciones más optimistas el precio por megavatio duplique al de energías fósiles como el gas y el petróleo.
La clave radica en la reducción efectiva del tamaño de las membranas necesarias para los procesos de ósmosis. Actualmente, se está investigando la posibilidad de reducir los orificios de las membranas con nanotecnología para que iones del tamaño de un átomo puedan atravesarlas, lo que permitiría la viabilidad de instalaciones equiparables en cuanto a tamaño y coste a paneles solares o al menos a aerogeneradores, para evitar así tener que construir grandes plantas industriales en los estuarios de los ríos, que suponen una gran inversión en infraestructura, recursos, personal y mantenimiento que dispara el precio de producir cada megavatio, hasta el punto de hacerlo muy difícil de rentabilizar.
En definitiva, la energía azul ofrece muchas potencialidades por su carácter no dependiente del clima, en contraste con otras renovables predominantes como la solar o la eólica. Pero todavía, queda un importante trecho de desarrollo tecnológico para poder escalar su producción y hacer de ella una fuente energética viable, eficiente y rentable.
