Por primera vez en América Latina, un grupo de científicos colombianos está construyendo una planta experimental en condiciones reales de campo, la cual generará electricidad a partir del agua dulce del río Magdalena y el agua salada del mar Caribe. Esta iniciativa, pionera en la región, busca demostrar que la llamada “energía azul”, una fuente renovable y limpia, puede ser una alternativa real para diversificar las fuentes energéticas del país.
Andrés Osorio | Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Medellín, Corporación Centro de Excelencia en Ciencias Marinas (CEMarin)
Aymer Maturana | Universidad del Norte, CEMarin.
Óscar Álvarez | Universidad del Norte, CEMarin.
Carlos Sánchez | UNAL Sede Medellín, CEMarinshare
Primera planta experimental en América Latina para producir energía azul, con la cual se busca abastecer a cerca de 3 millones de personas que viven en Barranquilla y su área metropolitana. Foto: Uninorte.
Por primera vez en América Latina, un grupo de científicos colombianos está construyendo una planta experimental en condiciones reales de campo, la cual generará electricidad a partir del agua dulce del río Magdalena y el agua salada del mar Caribe. Esta iniciativa, pionera en la región, busca demostrar que la llamada “energía azul”, una fuente renovable y limpia, puede ser una alternativa real para diversificar las fuentes energéticas del país.
El principio detrás de esta tecnología es tan simple como fascinante: cuando el agua dulce de un río se encuentra con el agua salada del mar se libera una gran cantidad de energía, debido a las diferentes concentraciones de sales de ambas masas de agua durante su mezcla; si este proceso natural se aprovecha adecuadamente, se puede transformar en electricidad.
En Colombia, justamente en la desembocadura del río Magdalena, existe uno de los mayores potenciales del mundo para aprovechar esta fuente de energía —equiparable a la tercera parte de la producción eléctrica de Hidroituango, 800megavatios (MW)—, que podría alimentar con esta energía limpia y renovable a la vecina ciudad de Barranquilla y su área metropolitana, de 3 millones de habitantes. Si esta energía se desarrollara a gran escala, sería una contribución importante y estratégica para esta región que históricamente ha dependido de la energía suministrada desde el centro del país, a unos costos altísimos que afectan tanto a usuarios domésticos como industriales en el acceso a este servicio básico.
La diferencia natural de salinidad es la base de la energía por gradiente salino, ya que cuando se mezclan aguas de diferente salinidad se libera una gran cantidad de energía, que por ser un proceso irreversible se manifiesta con el calentamiento del entorno; sin embargo, si el agua dulce se pone en contacto con el agua salada sin mezclarlas, usando membranas selectivas de iones (filtros especiales que solo dejan pasar ciertos iones), los iones se mueven del lado más salado al menos salado. Ese movimiento es una corriente eléctrica. Así se genera directamente un voltaje (como en una batería) y se posibilita obtener electricidad limpia aprovechando solo la diferencia de salinidad.
Además, con otro tipo de membrana semipermeable (ósmosis retardada por presión), el agua dulce pasa al lado salado y crea una presión muy alta que luego se transforma en electricidad con un turbogenerador. En ambos casos, la energía viene del gradiente salino natural entre un río y el mar. Estudios que se remontan a 1954 demostraron que este potencial energético es equivalente a tener una cascada de alrededor de 200m de altura.
Una planta piloto a orillas del Caribe
Actualmente, en Países Bajos, Francia y Japón funcionan varias plantas operativas con esta tecnología, cuya producción todavía no está disponible en el mercado. En cuanto a América Latina, la primera planta experimental de este tipo está en Colombia, ubicada en Bocas de Ceniza, un sector muy conocido de Barranquilla, en donde el río Magdalena desemboca en el mar Caribe.
En un espacio de 12mx5m, un grupo de investigadores construyó una unidad de demostración de 150 vatios, equivalente a lo requerido para encender unas 10 bombillas eléctricas comunes en los hogares. Aunque esta potencia es modesta, el proyecto tiene un valor estratégico: es el primer paso hacia el aprovechamiento de un recurso abundante y prácticamente inexplorado en América Latina.
Estos investigadores —entre estudiantes y profesores de la UNAL, la Universidad del Norte y asociados a CEMarin— ven en la energía azul un complemento ideal para otras fuentes renovables, como la solar y la eólica, ya que la generación de energía azul tiende a ser más constante en el tiempo que estas, lo mismo que en la undimotriz (energía generada a partir del movimiento de las olas que produce el viento) y la mareomotriz (energía generada a partir del movimiento de las mareas), entre otras, e incluso visualizan su integración a procesos de desalinización del agua o producción de hidrógeno verde.
El reto de escalar la energía azul
En esta planta, la tecnología utilizada para el aprovechamiento del gradiente salino y su conversión en energía eléctrica se llama electrodiálisis inversa (RED, por sus siglas en inglés), y consiste, como vimos antes, en el uso de membranas selectivas de iones intercaladas que separan las aguas de diferente salinidad.
El sistema de esta planta consiste en tres módulos experimentales de membranas de electrodiálisis inversa de diferentes capacidades: dos sofisticados sistemas de tratamiento de aguas, uno para la del río y otro para la del mar, con sus respectivas bombas, los cuales usan medios porosos, de ultrafiltración y radiación UV para tratar las aguas captadas y reducir su turbidez (asociada con materia orgánica, microorganismos y otros contaminantes), antes de que el líquido ingrese a las membranas, para así alargar su vida útil.
Este piloto de campo pretende probar cómo responde la tecnología en condiciones reales, con las variaciones de caudal, calidad del agua y salinidad propias del clima tropical. El proyecto no solo busca producir electricidad, sino también entender el comportamiento del sistema frente a los desafíos del entorno: la calidad del agua, la eficiencia de las membranas y los cambios estacionales del río.
Todo esto servirá para diseñar futuras plantas más grandes y eficientes, no solo en la desembocadura del río Magdalena, sino que se espera que el conocimiento adquirido permita mejorar el desempeño de este tipo de sistemas a nivel global, y especialmente en zonas tropicales del planeta, en donde el potencial es particularmente grande.
Las simulaciones teóricas, numéricas y en condiciones del laboratorio realizadas por el equipo antes de desarrollar el proyecto piloto en campo han mostrado que el potencial es enorme pero también tiene retos, entre ellos las condiciones cambiantes de las aguas naturales —como salinidad, temperatura y calidad del agua—, además de múltiples componentes minerales que se encuentran en las aguas naturales. Varios de estos retos no se pueden evaluar completamente en los laboratorios y requieren experimentación y pruebas directas en campo.
Sin embargo, los modelos matemáticos actuales —basados en ensayos de laboratorio— no siempre predicen bien lo que ocurre a gran escala, por eso es crucial construir esta planta, pues permitirá validar los modelos y ajustar la tecnología para que sea viable en contextos reales, y seguramente también identificar y abordar nuevos desafíos.
periodico.unal.edu.co