Water in riviermonding heeft enorm energiepotentieel

Waar zout zeewater en zoet rivierwater samenkomen, zijn er grote verschillen in zoutconcentraties. Dat biedt enorme mogelijkheden om energie op te wekken, weten onderzoekers al langer. Maar de twee belangrijkste methoden om verschillen in zoutconcentraties in energie om te zetten, PRO en RED, voldoen niet.

Onvoldoende energie

Door RED nu te combineren met CapMix, een relatief nieuwe technologie, openen zich nieuwe mogelijkheden, voorspellen onderzoekers van de Amerikaanse Penn State-universiteit. De nieuwe, hybride technologie kan volgens hen op termijn in 40 procent van de wereldwijde energiebehoefte voorzien.

‘RED heeft de beste techniek, maar levert minder energie op.’

RED staat voor Reverse Electro Dialysis, omgekeerde elektrodialyse, en werkt met membranen die alleen negatief geladen ionen of alleen positief geladen ionen doorlaten. Daardoor gaat alleen het zout erdoor.

RED heeft op PRO, de beste techniek tot nog toe, voor dat er geen water door de membranen moet en die dan ook minder makkelijk verstopt raken. ‘Maar tegelijk levert RED veel minder energie dan PRO’, zegt milieu-ingenieur Christopher Gorski van Penn State.

Stroomcel

De Penn State-onderzoekers zijn daarom RED gaan combineren met CapMix, een methode die eveneens rond ionen draait en gebruik maakt van elektroden die ionen absorberen. Ook die methode levert te weinig energie om leefbaar te zijn, maar in combinatie met RED biedt ze nieuwe perspectieven.

‘Door de twee methoden met elkaar te combineren geven ze veel meer energie.’

De onderzoekers slaagden erin beide methoden met elkaar te verbinden in een elektrochemische stroomcel, met een membraan en elektroden.

In laboratoriumtests leidde dit tot de productie van pieken van 12,6 watt per vierkante meter. Dat is veel hoger dan de pieken bij RED (2,9 watt) en PRO (9,2 watt). ‘Door de twee methoden met elkaar te combineren geven ze uiteindelijk veel meer energie’, zegt Gorski.

Verder onderzoek moet onder meer uitwijzen of andere elementen in zeewater, zoals magnesium en sulfaat, de werking van de cel beïnvloeden.

Zeewaterbatterij

PRO staat voor Pressure Retarded Osmosis, druk door vertraagde osmose. Een membraan laat water door maar houdt zout tegen. Daardoor stroomt zoet water naar de zoute kant en ontstaat een druk die turbines aandrijft.

Het belangrijkste probleem met deze PRO-techniek is dat er door vervuild water deeltjes achterblijven op de membranen of er bacteriën op gaan groeien. Daardoor kan er geen water meer door de membranen.

Zeewater maakt ook een kans om de belangrijkste grondstof voor batterijen te worden. Zuid-Koreaanse ingenieurs maakten begin dit jaar bekend dat ze een batterij op zeewater hebben ontwikkeld, die een alternatief kan worden voor de dure lithium-ionbatterij.