A energia osmótica, também conhecida como energia azul, é uma tecnologia que gera eletricidade renovável explorando o processo natural de mistura entre água do mar e água doce. Quando os dois corpos de água se encontram, os íons da água do mar movem-se através de membranas seletivas de íons em direção à região de menor salinidade, e a tensão elétrica resultante pode ser captada e convertida em energia elétrica. Apesar do seu potencial considerável, as membranas projetadas para permitir a passagem rápida de íons muitas vezes têm dificuldade em manter a capacidade de separação de cargas e enfrentam desafios de durabilidade estrutural. Por isso, a maioria dos sistemas de energia osmótica ainda permanece em fase laboratorial.
Cientistas do Laboratório de Biologia em Nanoescala da Escola de Engenharia da Escola Politécnica Federal de Lausanne (EPFL), em colaboração com pesquisadores do Centro Interdisciplinar de Microscopia Eletrônica, apresentaram uma solução técnica para enfrentar os problemas mencionados. A equipa, liderada por Aleksandra Radenovic, publicou os resultados na revista *Nature Energy*. Os investigadores melhoraram o movimento dos íons nos canais da membrana revestindo a superfície dos nanoporos com pequenas vesículas lipídicas chamadas lipossomas. Sob condições normais, estes nanoporos permitem a passagem de íons com alta precisão, mas a baixa velocidade. Após o revestimento com uma camada lipídica, iões específicos podem passar mais suavemente através dos poros, e a redução do atrito aumenta a eficiência do transporte iónico e o desempenho global do sistema.
O revestimento lubrificante utilizado no estudo baseia-se numa bicamada lipídica, uma estrutura comum nas membranas das células vivas. Quando duas camadas de moléculas de gordura se organizam com as caudas hidrofóbicas voltadas para dentro e as cabeças hidrofílicas para fora, estas estruturas de bicamada montam-se naturalmente. Quando aplicadas a nanoporos embutidos numa membrana de nitreto de silício, os grupos hidrofílicos voltados para fora atraem uma camada extremamente fina de moléculas de água. Esta camada de água, com apenas algumas moléculas de espessura, adere firmemente à superfície do poro, reduzindo a interação direta entre os íons e a parede do poro e, consequentemente, diminuindo o atrito.
Para verificar a eficácia do projeto, os investigadores prepararam uma amostra de membrana contendo 1000 nanoporos revestidos com lipídios, dispostos num padrão hexagonal. Após testes em condições que simulam a concentração natural de sal encontrada na confluência entre água do mar e água do rio, o sistema atingiu uma densidade de potência de aproximadamente 15 W/m², um valor cerca de 2 a 3 vezes superior ao alcançável com as atuais tecnologias de membranas poliméricas.
Simulações computacionais anteriores sugeriram que aumentar a velocidade e a seletividade do fluxo iónico nos canais nanofluídicos poderia melhorar a produção de energia osmótica, mas exemplos experimentais que conseguissem ambas as melhorias simultaneamente eram raros. Radenovic afirmou: "O nosso estudo combina as vantagens das duas principais abordagens para a colheita de energia osmótica: as membranas poliméricas, que nos inspiraram a construir uma estrutura de alta porosidade, e os dispositivos nanofluídicos, que utilizámos para definir nanoporos altamente carregados. Ao combinar uma estrutura de membrana escalável com canais nanofluídicos projetados com precisão, conseguimos uma conversão eficiente de energia osmótica." O investigador LBEN Zhicheng Chen salientou que o estudo alterou a forma como os íons são transportados através do controlo preciso da geometria e das propriedades superficiais dos nanoporos, levando a investigação em energia azul da fase de teste de desempenho para a fase de projeto.
O primeiro autor, Yunfei Teng, acrescentou que a aplicação desta estratégia de "lubrificação por hidratação" pode ir além dos sistemas de energia osmótica. Explicou que o comportamento de transporte aprimorado impulsionado pela lubrificação por hidratação é universal, e o mesmo princípio pode ser estendido a outras áreas para além dos dispositivos de energia azul. O projeto recebeu apoio do Centro Interdisciplinar de Microscopia Eletrônica, da Plataforma de Nanofabricação, da Plataforma de Caracterização de Materiais e das instalações de computação de alto desempenho da EPFL.
Referência da revista: Autores: Yunfei Teng, Zhicheng Chen, Nianduo Cai, Pratik Saud, Peiyue Li, Akhil Sai Naidu, Victor Boureau, Aleksandra Radenovic. Título: Otimização da carga e do comprimento de deslizamento em nanofluídica revestida com bicamada lipídica para colheita de energia osmótica aprimorada. Publicado em: Nature Energy, 2026. Autores: Yunfei Teng, Zhicheng Chen, Nianduo Cai, Pratik Saud, Peiyue Li, Akhil Sai Naidu, Victor Boureau, Aleksandra Radenovic. Título: Otimização da carga e do comprimento de deslizamento em nanofluídica revestida com bicamada lipídica para colheita de energia osmótica aprimorada. Publicado em: Nature Energy, 2026.
