Nghiên cứu trộn nước sông với nước biển tạo thành điện

Theo BBC, kỹ sư người Anh Pattle lần đầu đề cập ý tưởng về loại "năng lượng thẩm thấu" này năm 1954. Khi hai dung dịch nước muối nồng độ khác nhau được ngăn cách bằng một màn bán thấm (chỉ cho nước đi qua, muối bị giữ lại), nước sẽ di chuyển từ bên nồng độ thấp sang bên có nồng độ cao, tạo nên một sự chênh lệch áp suất giữa 2 bên màng.

Nếu tạo được chênh lệch áp suất đủ lớn, có thể sử dụng để quay tua-bin phát điện. Công ty  Na Uy Statkraft đã thử chế tạo một hệ thống như vậy năm 2009. Tuy dự án ngừng năm 2013, do lượng điện sản xuất ra quá thấp (4kW) nhưng nó đã chứng tỏ tính khả thi của ý tưởng này.

Cửa biển là nơi có thể khai thác điện. Ảnh: SPL

Viện nước Wetsus, Hà Lan đang nghiên cứu phương pháp tương tự, nhưng sử dụng màn bán thấm cho muối đi qua. Có hai loại màn bán thấm, một loại cho các ion dương natri đi qua, một loại cho các ion âm clo đi qua, tạo ra được 2 cực âm dương của nguồn điện một chiều.

Các nhà khoa học cũng đang nghiên cứu một công nghệ khác gọi là capmix. Họ lần lượt cho nước biển và nước tinh khiết vào một bình chứa 2 điện cực, hoạt động như tụ điện. Quá trình này cũng làm tăng điện áp.

Một nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Utrecht, phát hiện về lý thuyết, có thể tăng gấp đôi công suất đầu ra của phương pháp này nếu trộn nước ngọt và nước biển ở nhiệt độ 50 độ C hoặc cao hơn. Một nhóm nghiên cứu độc lập khác, thuộc Đại học Granada, Tây Ban Nha đã xác thực tính khả thi của công nghệ capmix bằng thực nghiệm, cùng thời điểm với nhóm Hà Lan.

Công nghệ này có thể mở rộng sang các chất hòa tan trong nước khác ngoài muối, chỉ cần đáp ứng điều kiện nồng độ chênh lệch. Quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch để phát điện hiện nay tạo ra rất nhiều khí CO2.

CO2 khi hòa tan vào nước sẽ tạo thành dung dịch axit carbonic dưới dạng các ion âm và dương. Như vậy có thể sử dụng CO2 thay cho nước biển trong công nghệ capmix bằng cách lần lượt trộn nước với khí CO2 và không khí sạch. Đây cũng là công trình nghiên cứu của một nhóm thuộc Wetsus vào năm 2013.

Theo tính toán, khí thải CO2 từ các nhà máy điện sử dụng nhiên liệu hóa thạch toàn thế giới có thể tạo ra một năng lượng khoảng 850 TWh mỗi năm, gấp gần 100 lần nhu cầu năng lượng một năm của toàn bộ Vương quốc Anh.