Laboratorio en Puerto Mocho estudia nueva fuente de energía renovable para el Caribe

En el punto donde el Río Magdalena se encuentra con el Mar Caribe, un equipo de investigadores liderado por el profesor Aymer Maturana Córdoba, del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la Universidad del Norte, está demostrando que la mezcla de agua dulce y salada puede convertirse en una fuente de energía limpia para la región.

El proyecto, que fue financiado en el marco de la Convocatoria 852 de MinCiencias para investigación de soluciones económicas y respetuosas con el medio ambiente, y contó con la colaboración de la Alcaldía de Barranquilla, a través de la Gerencia de Ciudad, busca aprovechar la Energía de Gradiente Salino (EGS), un tipo de energía renovable que surge cuando se mezclan aguas con diferentes niveles de salinidad. Ejecutado por Uninorte, a través del Instituto de Estudios Hidráulicos (IDEHA) y el Grupo de Investigaciones GEO4; y coejecutado por la Universidad Nacional de Colombia (sede Medellín), produjo un resultado pionero en América Latina: el desarrollo y operación del primer piloto de campo para generación de energía a partir de gradiente salino en la región, instalado en Puerto Mocho, cerca de Bocas de Ceniza.

“En estos lugares se da de manera natural la mezcla de agua salada con agua dulce y en ese proceso se genera una energía química que se puede transformar en energía eléctrica”, explica Maturana.

Para lograrlo, el equipo diseñó un sistema piloto que inicialmente acondiciona el agua del Río Magdalena y el Mar Caribe, y luego transforma la energía mediante reacciones electroquímicas controladas. El proceso de generación de energía de gradiente salino, puede darse a través de dos tecnologías principales: Electrodiálisis Inversa (RED), que convierte la energía química en electricidad mediante membranas especializadas, y Ósmosis Retardada por Presión (PRO), que transforma primero esa energía en presión y luego en electricidad.

El piloto construido tiene una capacidad de 150 vatios, suficiente para validar el proceso en condiciones reales y abrir el camino hacia sistemas de mayor escala, pero el potencial es mucho mayor. Según los cálculos del equipo investigador, el sitio podría alcanzar un potencial técnico cercano a los 800 megavatios, una cifra equivalente aproximadamente a un tercio de la producción de la central hidroeléctrica Hidroituango.

“Eso sería suficiente para abastecer de energía a una porción importante de la región Caribe”, enfatiza el investigador.

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Cuatro años de investigación para llegar al piloto

El proyecto comenzó en 2020 y se estructuró en varias fases científicas antes de llegar al piloto instalado en Puerto Mocho. La primera etapa se centró en el tratamiento del agua. Tanto el río Magdalena como el mar Caribe contienen partículas y compuestos que pueden afectar el funcionamiento de las membranas utilizadas en el sistema energético. Por ello, los investigadores desarrollaron un proceso de pretratamiento capaz de eliminar esas impurezas. En la segunda fase, el equipo estudió cómo integrar la generación de energía con procesos de desalinización de agua de mar, una combinación que podría reducir los costos de producir agua potable en zonas con escasez hídrica.

La tercera etapa evaluó los posibles impactos ambientales de estos sistemas acoplados y definió medidas preventivas para garantizar su sostenibilidad. Y la cuarta fase se centró en diseñar, construir y operar la planta piloto, trasladando el laboratorio desde el campus de la Universidad del Norte hasta la zona costera de Puerto Mocho. El resultado es una instalación que hoy permite estudiar el comportamiento real del sistema y su integración con tecnologías de desalinización.

Uno de los avances más relevantes del proyecto ha sido el desarrollo de dos solicitudes de patente, actualmente en proceso de examen ante la Superintendencia de Industria y Comercio. Estas patentes están relacionadas con los sistemas de tratamiento de agua diseñados para preparar el agua del río y del mar antes de ingresar al proceso de generación energética, y con el acople de la energía de gradiente salino y la desalinización de agua de mar, para aprovechar las sinergias entre ambos procesos.

“Queremos en un futuro escalar esta tecnología. Para eso se requieren recursos y por eso apuntamos a nuevas convocatorias que nos permitan seguir avanzando”, recalca Maturana.

Además, el programa científico generó alrededor de 14 artículos científicos (unos publicados y otros en proceso de serlo), siete tesis de maestría y la formación de estudiantes de diversas áreas de ingeniería y geología. En total, participaron más de 20 investigadores entre ambas universidades. En la Universidad del Norte, Maturana lideró el proyecto junto con el apoyo del profesor Óscar Álvarez, y la colaboración de varios estudiantes de pregrado y postgrado. Desde la Universidad Nacional, realizaron un gran aporte los profesores Carlos Ignacio Sánchez y Andrés Osorio, junto con un grupo de estudiantes de pregrado y posgrado en ingeniería.
 

Energía y agua para territorios vulnerables

Más allá de la generación eléctrica, el proyecto abre una oportunidad estratégica para regiones con dificultades de acceso a energía y agua potable. La integración entre energía de gradiente salino y desalinización permitiría reducir significativamente los costos energéticos para producir agua potable a partir de agua de mar, una alternativa especialmente relevante para territorios como La Guajira o San Andrés.

“Una de las ventajas de esta tecnología es que se puede acoplar sinérgicamente con procesos de desalinización”, explica Maturana. “Eso permite producir agua potable con menores costos energéticos”.

El equipo busca convertir la estación experimental en un centro de investigación en energías marinas, capaz de estudiar otras fuentes renovables como energía eólica, solar y sistemas de monitoreo ambiental del río Magdalena y del mar Caribe.