Η προοπτική της εξάντλησης των ορυκτών καυσίμων αλλά και οι σοβαρές συνέπειες που έχει η καύση τους για το περιβάλλον και το κλίμα της Γης (καυσαέρια και όζον, φαινόμενο θερμοκηπίου) έχουν οδηγήσει τους επιστήμονες σε εντατική αναζήτηση ανανεώσιμων και «καθαρών» πηγών ενέργειας. Μία από τις πιο πρωτοποριακές τεχνολογίες που έχουν προταθεί για τον σκοπό αυτόν είναι η παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος από ωσμωτική ενέργεια. Το πρώτο πιλοτικό ηλεκτροπαραγωγό εργοστάσιο που βασίζεται σε αυτή τη μέθοδο λειτουργεί ήδη εδώ και ενάμιση χρόνο στη Νορβηγία.
Η ώσμωση είναι μια έννοια που ίσως δεν είναι γνωστή στο ευρύ κοινό. Κι όμως αποτελεί ένα φυσικοχημικό φαινόμενο στο οποίο στηρίζεται η λειτουργία όλων των έμβιων οργανισμών, αφού ρυθμίζει την παροχή θρεπτικών υλικών στα κύτταρά τους. Πέρα όμως από αυτή τη λειτουργία, η ώσμωση εμφανίζεται και στην καθημερινή ζωή μας: είναι το φαινόμενο πίσω από την παρασκευή παστών τροφίμων ή το φούσκωμα μιας σταφίδας που βυθίζεται στο νερό. Και στις δύο περιπτώσεις συμβαίνει ακριβώς η ίδια διαδικασία: νερό από ένα αραιό διάλυμα διαπερνά μια μεμβράνη προς την πλευρά όπου υπάρχει ένα πυκνότερο διάλυμα. Αυτό συμβαίνει επειδή η πυκνότητα στα δύο διαλύματα τείνει να γίνει ίση και, επειδή η μεμβράνη δεν επιτρέπει τη διαλυμένη ουσία να περάσει από το πυκνό στο αραιό διάλυμα, περνάει ο διαλύτης από το αραιό στο πυκνό. Ετσι νερό από τα τρόφιμα περνάει προς την πλευρά που είναι το αλάτι για να το «αραιώσει», καθώς και νερό περ νάει μέσα στη σταφίδα, για να αραιώσει τη ζάχαρη εκεί. Η ιδέα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος από ωσμωτική ενέργεια είναι πολύ απλή. Οι «πρώτες ύλες» είναι σημαντικές διαθέσιμες ποσότητες γλυκού και αλμυρού νερού, που υπάρχουν άφθονες στις εκβολές μεγάλων ποταμών. Η συσκευή αποτελείται βασικά από ένα δοχείο που περιέχει θαλασσινό νερό, το οποίο καλύπτεται με μια ειδική ημιπερατή μεμβράνη. Η μεμβράνη αυτή επιτρέπει τη διέλευση των μορίων του νερού από τη μία πλευρά στην άλλη, αλλά όχι των ιόντων χλωρίου και νατρίου, δηλαδή των διαλυμένων συστατικών του αλατιού που περιέχει το θαλασσινό νερό. Από την άλλη πλευρά της μεμβράνης οδηγείται ένα τμήμα από το ρεύμα του ποταμού. Λόγω ώσμωσης, ένα μέρος από το γλυκό νερό του ποταμού περνάει προς την πλευρά του θαλασσινού και αυξάνει την πίεση στο δοχείο. Το θαλασσινό νερό οδηγείται υπό πίεση σε έναν στρόβιλο (τουρμπίνα) και τον αναγκάζει να περιστρέφεται. Ο άξονας του στροβίλου είναι συνδεδεμένος με μια γεννήτρια, η οποία παράγει το ηλεκτρικό ρεύμα.
Η μέθοδος αυτή δεν έχει καμία αρνητική συνέπεια στο περιβάλλον, αφού το νερό του ποταμού ούτως ή άλλως καταλήγει τελικά στη θάλασσα, όπως θα συνέβαινε και χωρίς την ύπαρξη του εργοστασίου παραγωγής ηλεκτρισμού. Απλώς εκμεταλλευόμαστε την ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάλυση του γλυκού στο θαλασσινό νερό, η οποία διαφορετικά θα πήγαινε χαμένη. Υπολογίζεται ότι η παγκόσμια δυναμικότητα παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος με τη μέθοδο της ώσμωσης είναι 1.700 δισεκατομμύρια κιλοβατώρες τον χρόνο, όσο περίπου το 10% της παγκόσμιας κατανάλωσης.
Για να γίνει δυνατή η συστηματική άντληση της ωσμωτικής ενέργειας, πρέπει πρώτα να λυθούν ορισμένα προβλήματα, με κυριότερο τον συνδυασμό της μικρής ικανότητας παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος ανά μονάδα επιφάνειας της μεμβράνης, που είναι σήμερα μόλις 1 βατ, και της υψηλής τιμής της μεμβράνης. Για τον λόγο αυτόν η ισχύς του εργοστασίου στη Νορβηγία, που έχει κατασκευαστεί για να δοκιμαστεί η αξία της νέας μεθόδου, έχει περιοριστεί στα 4 κιλοβάτ. Ηδη βρίσκονται σε δοκιμαστικό στάδιο μεμβράνες δεύτερης γενιάς, που αναμένεται να έχουν καλύτερη απόδοση, και ελπίζεται ότι μέχρι το 2015 θα έχει επιτευχθεί η απόδοση των 5 βατ ανά τετραγωνικό μέτρο μεμβράνης, που αποτελεί και το όριο για την οικονομική βιωσιμότητα της μεθόδου. Αν όλα πάνε καλά, υπολογίζεται ότι τα πρώτα εργοστάσια παραγωγής ηλεκτρικού ρεύματος από ωσμωτική ενέργεια θα αρχίσουν να λειτουργούν το 2020. Πέρα από τη Νορβηγία, χώρες που έχουν προγραμματίσει την κατασκευή τέτοιων εργοστασίων είναι η Ιαπωνία και ο Καναδάς.
Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ.
ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ
