Novo istraživanje sprovedeno na Masačusetskom institutu tehnologije (MIT), SAD, je ispitalo potencijal osmozne metode zvane „pressure-retarded osmosis“ (PRO), tehnike koja proizvodi električnu energiju iz razlike u salanitetu između dva bazena vode koji su odvojeni sa polupropusnom membranom. Prema istraživačima, prilagođavanje veličine membrane može da pomogne u značajnom smanjenju troškova proizvodnje električne energije na ovaj način.
PRO metoda je prvobitno razvijena početkom 1970-tih godina kao način pret-varanja osmotskog pritiska u električnu energiju. Proces podrazumeva korišćenje veoma velike polupropusne membrane koja omogućava rastvaraču, kao što je sveža rečna voda, da teče u više koncentrovani rastvor pod pritiskom, kao što je morska voda. Molekuli soli vuku svežu vodu kroz jednosmernu membranu i prouzrokuju povećanje pritiska, koji se potom koristi za pokretanje turbina za proizvodnju električne energije.
Ogromne količine sveže rečne vode koja otiče u mora i okeane širom sveta čini PRO metodu veoma obećavajućom tehnikom za proizvodnju obnovljivih izvora energije. Norveška elektrodistributivna kompanija „Statkraft“, koja je izgradila prototip prve osmozne elektrane na svetu, procenjuje da bi do 1.600 teravat časova (TWh) energije godišnje moglo biti generisano na ovaj način. Pored toga, ista tehnika se može koristiti za povraćaj energije od slane vode koja je nusprodukt postrojenja za desalinizaciju vode, sa još većim energetskim izlazom.
Do sada je visoka cena polupropusnih membrana učinila osmozne elektrane ekonomski neisplativim. Leonardo Bančik i njegove kolege sa MIT-a su želeli da se pozabave ovim problemom, modelirajući performanse velikih PRO elektrana prema funkciji veličine membrane. Ono što je zanimljivo jeste da su oni zaključili da iako će veća membrana uvek generisati više energije, 95 odsto maksimalne izlazne snage može biti generisano sa pola ili manje od pola od maksimuma veličine membrane. Smanjenje veličine skupe membrane veoma doprinosi smanjenju troškova izgradnje osmoznih elektrana i povećanju konkurentnosti ovog obnovljivog izvora energije.
Prethodna istraživanja su takođe predlagala načine povećanja efikasnosti i smanjenja troškova, ali Bančik kaže da su načini na koji su procenjivane performanse možda bili pogrešni. Istraživači uglavnom zasnivaju svoje proračune na membranama laboratorijskih veličina koje preuzimaju konstantan protok vode na celoj površini membrane, što znači da je generisana energija direktno proporcijalna veličini membrane. Međutim, sa velikim membranama ovo je previše sirova aproksimacija, pošto je salinitet i priliv vode predmet lokalnih varijacija. Model koji je on i njegov tim razvio uračunava ovu varijabilnost.
Pošto izlazna snaga zavisi od razlike u salinitetu između dva bazena vode, različite aplikacije mogu da dovedu do većih energetskih izlaza. Na primer, istraživači su otkrili da bi mešavina slane vode i prečišćenih otpadnih voda mogla ugrubo da udvostruči količinu proizvedene energije. Prema drugim izveštajima, generisanje električne energije u blizini Mrtvog mora ili slanih jezera može da dovede do znatno većih prinosa energije jednom kada tehnologija bude isplativija.
Jedna interesantna aplikacija može biti izgradnja osmozne elektrane koja bi napajala priobalno postrojenje za prečišćavanje otpadnih voda kombinujući morsku vodu i tretirane otpadne vode. Tehnologija je na dohvat ruke, iako bi napajanje velikog postrojenja za prečišćavanje zahtevalo membranu ogromnih razmera, koja bi se protezala milione kvadratnih metara.
„Iako ovo deluje kao mnogo, neki pametni ljudi su shvatili kako da spakuju puno membrane u malu zapreminu“, kaže Bančik. „Na primer, neke konfiguracije su spiralne, sa ravnim listovima savijenim kao papirni ubrusi oko centralne cevi. Ovo je još uvek aktivna oblast istraživanja kako bi se shvatio najbolji izgled modula.“ Istraživanje je nedavno objavljeno u stručnom časopisu „Journal of Membrane Science“.
