Onde quer que um rio despeje no mar, o encontro entre a água doce e a água salgada produz uma tremenda energia natural. medida que os íons de sal passam por filtros especiais, a fim de equilibrar as concentrações de salinidade em ambos os lados do filtro, seu movimento natural produz uma corrente elétrica limpa e livre de carbono, disponível 24 horas por dia - independentemente do sol, vento ou condições climáticas. Este é precisamente o potencial que fez da “energia azul” uma atração global por décadas. Na prática, no entanto, todos os dispositivos construídos em todo o mundo para aproveitar esse potencial produziram muito menos eletricidade do que o planejado, às vezes milhares de vezes menos do que as projeções de laboratório, deixando os desenvolvedores presos em processos de tentativa e erro lentos, caros e cientificamente inexplicáveis. Até hoje. Uma equipe de pesquisadores do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Ben-Gurion do Negev, liderada pelo Prof. Yoav Green, juntamente com Oren Lavie e Dr. Ramadan Abu Rajal, resolveu o mistério em um estudo inovador, que foi aceito para publicação na prestigiada revista PRX Energy. Os pesquisadores de Beersheba foram os primeiros no mundo a examinar a física de todo o sistema e não apenas sua parte: eles descobriram que todos os cálculos teóricos que acompanharam o campo até agora se concentraram apenas no pequeno filtro em si, em condições ideais de laboratório, ignorando completamente os grandes reservatórios de água de ambos os lados. As descobertas do estudo de Beersheba revelam três mecanismos físicos fundamentais que todo o campo perdeu por décadas: primeiro, os reservatórios de água ao redor do filtro produzem uma tremenda resistência elétrica que realmente sufoca o fluxo de eletricidade. Ignorar
A partir desses repositórios, todos os cálculos anteriores levaram a estimativas de saída excessivas em várias ordens de magnitude – muito além do que um dispositivo real poderia fornecer. Em segundo lugar, os pesquisadores provaram que há um compromisso surpreendente que ninguém reconheceu antes: o nível de salinidade que produz a corrente elétrica mais forte não é o mesmo nível que produz a quantidade máxima de eletricidade. Esses dois pontos ótimos diferem materialmente – o que significa que os sistemas projetados com a falsa suposição de que eles se sobrepõem perderam seu potencial máximo de energia. Em terceiro lugar, o mais surpreendente de tudo é que, ao contrário de todas as suposições aceitas que viram a resistência elétrica do filtro como tamanho constante e estático, a equipe de pesquisa provou que, ao contrário dos condutores de metal clássicos, cuja resistência não depende da tensão exercida, a resistência elétrica desses sistemas depende da tensão. A mudança na tensão pode até mesmo fazer com que a resistência aumente duas vezes mais do que o esperado, e ainda mais. “Até hoje, a ausência de um modelo físico auto-consistente exigiu que os experimentadores afinassem materiais e formas de canais em ensaios empíricos e erros, muitas vezes atribuindo as melhorias que conseguiram apenas a mecanismos defeituosos ou parciais”, explicou Green. “Desenvolvemos um modelo teórico determinista. Em vez de desperdiçar recursos preciosos na busca de materiais exóticos e raros, os esforços de engenharia devem se concentrar em reduzir a resistência que emana dos reservatórios de água, por exemplo, colocando os eletrodos o mais fisicamente próximo possível do filtro em si." Esta conquista, que nasceu nos laboratórios da Universidade Ben-Gurion, no coração do Negev, tem o potencial de ter um impacto que excede apenas o campo de produção de energia renovável. Porque o movimento
Os íons através de filtros de nanoescala seletivos dependem das mesmas leis universais da física em cada sistema, o modelo desenvolvido pela equipe de Ben-Gurion agora fornece uma orientação completa e abrangente: pode melhorar significativamente a eficiência das instalações de dessalinização de água do mar em todo o mundo, aperfeiçoando sensores de nanoporos usados para sequenciar DNA e proteínas na pesquisa genética mais avançada e até ajudando em uma compreensão mais profunda dos canais de íons biológicos nas membranas celulares humanas.
