Mudar o rumo de uma fraqueza crítica das energias renováveis
Os painéis solares ficam às escuras quando o sol se põe. As turbinas eólicas param quando a brisa desaparece. Até as barragens hidroelétricas veem a produção diminuir durante períodos prolongados de seca. A revolução das energias renováveis passou décadas à procura de uma fonte de energia limpa que simplesmente funcione, hora após hora, sem consultar primeiro a previsão do tempo. Em agosto de 2025, uma pequena instalação na costa sul do Japão começou a fazer exatamente isso, retirando eletricidade da tensão química entre água doce e água salgada. A central, localizada no interior do Centro de Dessalinização de Água do Mar de Uminonakamichi Nata, em Fukuoka, é a primeira instalação operacional de energia osmótica da Ásia. É apenas a segunda central comercial contínua deste tipo em todo o mundo, depois de uma instalação dinamarquesa inaugurada em 2023. Para um país que importa a maior parte dos combustíveis fósseis e enfrenta pressão crescente para descarbonizar, o arranque representa mais do que uma experiência local. É um teste ao vivo para saber se os oceanos que rodeiam o Japão podem tornar-se uma fonte estável de energia limpa de base.
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A instalação, também conhecida como Mamizupia, iniciou oficialmente as operações com uma cerimónia de inauguração em 5 de agosto de 2025. Ao contrário das centrais convencionais, não queima combustível nem emite dióxido de carbono. Além de uma única turbina, praticamente não tem peças móveis. Mais importante ainda, não depende da luz solar, da velocidade do vento ou da precipitação sazonal. A central funciona segundo um princípio chamado osmose por pressão retardada, habitualmente abreviado como PRO, extraindo energia útil da tendência natural da água para equilibrar concentrações de sal. Ao emparelhar dois fluxos de resíduos que a cidade já produz — salmoura concentrada da dessalinização e águas residuais tratadas de uma estação de tratamento de esgotos —, o sistema gera cerca de 880 000 quilowatts-hora de eletricidade por ano. Essa produção é suficiente para cobrir uma parte significativa das necessidades energéticas do centro de dessalinização e abastecer o equivalente a 220 a 300 agregados familiares japoneses médios. Os operadores relatam uma taxa de utilização próxima de 90 por cento, um nível de consistência que as instalações solares e eólicas só conseguem alcançar com dispendiosos sistemas de reserva com baterias.
A física silenciosa por detrás da energia azul
Para compreender como funciona a central de Fukuoka, ajuda recordar um processo biológico básico. A osmose é a mesma força que permite às raízes das árvores retirar água do solo e impede que as células humanas colapsem quando rodeadas de fluidos. Quando duas soluções com concentrações de sal diferentes estão em lados opostos de uma membrana semipermeável, as moléculas de água migram naturalmente do lado menos salgado para o lado mais salgado, numa tentativa de igualar a concentração. Os próprios iões de sal são demasiado grandes para atravessar a membrana, pelo que apenas a água se move. Dentro de uma câmara de pressão selada, esta migração aumenta tanto o volume como a pressão no lado salgado. Os engenheiros captam essa pressão, encaminham-na através de uma turbina e fazem girar um gerador elétrico. O resultado é eletricidade gerada a partir de nada mais do que a diferença química entre duas massas de água.
A versão que opera em Fukuoka aplica uma variação chamada osmose por pressão retardada. Num sistema PRO padrão de água do mar para água doce, a química funciona melhor com uma diferença de pressão de cerca de 26 bar, aproximadamente equivalente à força sentida no fundo de uma coluna de água de 270 metros. A instalação de Fukuoka melhora o modelo teórico ao alimentar o lado salgado não com água do mar comum, mas com salmoura concentrada que resta depois de o processo de dessalinização retirar a água doce. No lado doce, a central utiliza águas residuais tratadas canalizadas de uma estação de tratamento de esgotos próxima. Sandra Kentish, engenheira química na Universidade de Melbourne, explicou que este emparelhamento aumenta o gradiente de salinidade e extrai mais energia disponível do processo do que permitiria uma configuração padrão com água do mar. O Dr. Ali Altaee, especialista em fontes alternativas de água na Universidade de Tecnologia de Sydney, observou que os dois fluxos já eram misturados antes da descarga, pelo que inserir uma membrana e uma turbina entre eles permite colher energia que, de outra forma, se dissiparia no mar.
Uma solução circular para um problema costeiro
Fukuoka não é uma metrópole óbvia para uma crise de água, mas a geografia obrigou a região a planear cuidadosamente. A área metropolitana alargada serve cerca de 2,6 milhões de residentes sem o benefício de rios importantes nas proximidades, o que torna a precipitação uma fonte única pouco fiável de água potável. Desde 2005, o Centro de Dessalinização de Água do Mar de Uminonakamichi Nata tem estabilizado as torneiras locais ao converter água do mar em água doce a um ritmo de cerca de 50 000 metros cúbicos por dia. Esse processo, embora sustente a vida, cria um subproduto difícil. A salmoura concentrada, que frequentemente apresenta níveis de sal próximos de 8 por cento, tem de ser eliminada com cuidado para evitar danos nos ecossistemas marinhos locais.
A central de energia osmótica reenquadra esses resíduos como um recurso. Em vez de encarar a salmoura como um passivo ambiental que exige diluição e descarga, os operadores encaminham-na agora através de módulos de membrana contra águas residuais tratadas. O impulso de água doce através da membrana aumenta a pressão no lado da salmoura, aciona a turbina e acaba por produzir água diluída que pode ser libertada com menor pressão ecológica. Na prática, a central transforma dois problemas de eliminação num único fluxo de energia. A eletricidade gerada regressa ao centro de dessalinização, reduzindo os custos operacionais e o consumo da rede convencional. Kenji Hirokawa, responsável pelo Centro de Dessalinização de Água do Mar, descreveu a instalação como um primeiro passo modesto, e não como uma solução acabada. Esse enquadramento assenta numa tecnologia que ainda está a provar-se à escala comercial, mas também capta a ambição mais ampla. As cidades costeiras de todo o mundo enfrentam os mesmos dois problemas: a procura crescente de energia e a eliminação de salmoura. O exemplo de Fukuoka demonstra como abordar ambos simultaneamente.
Aprender com uma década de falsos começos
A ideia de colher energia a partir de gradientes de salinidade não é nova. Um investigador americano propôs pela primeira vez o conceito em 1976, no Journal of Membrane Science. Durante mais de três décadas, a teoria permaneceu praticamente intocada até a empresa norueguesa Statkraft começar a construir equipamento a sério. Em novembro de 2009, a Statkraft inaugurou o primeiro protótipo PRO no fiorde de Oslo, em Tofte, com o objetivo de demonstrar que a energia osmótica podia competir em mercados reais. A central tinha uma capacidade projetada de 10 quilowatts, mas, na prática, gerava apenas 2 a 4 quilowatts. Em janeiro de 2014, a Statkraft encerrou o projeto, anunciando que a eficiência das membranas continuava demasiado baixa para ser comercialmente viável.
O fracasso norueguês tornou-se um conto de advertência sobre a distância entre a química de laboratório e a economia industrial. A densidade energética das membranas tornou-se a métrica crítica. Investigação publicada em revistas académicas estabeleceu que os sistemas osmóticos precisam de fornecer cerca de 5 watts por metro quadrado de membrana para se aproximarem da viabilidade financeira. A instalação de Tofte conseguia apenas 1 a 3 watts por metro quadrado. As membranas eram demasiado caras, incrustavam demasiado depressa e permitiam um fluxo de água demasiado baixo para justificar a energia de bombagem necessária. Durante a década seguinte, a tecnologia definhou em programas-piloto e artigos académicos, enquanto os custos da energia solar e eólica caíam a pique.
A central de Fukuoka tenta evitar essa armadilha através de uma seleção mais inteligente do local, em vez de esperar por um avanço nos materiais. Como a instalação já produz salmoura hipersalina e recebe esgotos tratados, o gradiente de salinidade é muito mais acentuado do que num emparelhamento padrão de água do mar com água doce. Essa diferença mais ampla significa que a tecnologia de membranas disponível, por imperfeita que continue, consegue extrair energia líquida suficiente para tornar a central vantajosa. Akihiko Tanioka, especialista na área, elogiou o marco e o seu potencial mais amplo.
Esta implementação bem-sucedida é um grande feito. Espero que seja replicada globalmente.
A empresa dinamarquesa SaltPower já tinha provado que o conceito podia funcionar com uma central comercial contínua em Mariager, em 2023. A instalação japonesa, maior, acrescenta agora um dado asiático e demonstra que a PRO se pode integrar na infraestrutura municipal de água existente.
Números pequenos, valor constante
Segundo os padrões das grandes redes elétricas, a central osmótica de Fukuoka é minúscula. A sua produção contínua média ronda os 100 quilowatts, um erro de arredondamento em comparação com as centenas de megawatts produzidos por parques eólicos offshore ou centrais a gás. O custo do projeto, de cerca de 4,38 milhões de dólares, sublinha que ainda não se trata de energia barata. Quase toda a eletricidade gerada regressa ao funcionamento do próprio centro de dessalinização, o que significa que a instalação funciona mais como um ciclo de recuperação de energia do que como um gerador autónomo que abastece cidades.
No entanto, o tamanho não é a única medida de importância. O que a central não tem em capacidade, compensa em previsibilidade. Uma taxa de utilização de 90 por cento significa que o sistema produz energia tanto durante tufões, como em noites calmas e invernos nublados. Dois campos de futebol de painéis solares poderiam igualar a produção anual no papel, mas as nuvens, a noite e os ângulos sazonais transformam esse total teórico numa realidade variável. Os operadores de rede têm de equilibrar essas flutuações com reservas girantes ou bancos de baterias. A energia osmótica, em contrapartida, oferece uma curva de geração estável que as empresas de eletricidade podem programar com confiança.
A configuração também faz sentido económico em contexto. Um estudo de 2024 publicado na Chemical Engineering Science descreveu novas modificações de membranas que poderiam impulsionar a produção sustentável de energia a partir de gradientes de salinidade, enquanto uma análise tecnoeconómica da PRO publicada na Frontiers in Energy Research confirmou que a integração da PRO com centrais de dessalinização está entre as vias mais viáveis comercialmente para esta tecnologia. A razão é simples: o fluxo de salmoura já é produzido sem custos adicionais e o fluxo de águas residuais já está em circulação. A central não precisa de comprar combustível nem de construir tubagens através de zonas selvagens. Limita-se a inserir-se num ciclo de utilização de água já existente.
A corrida global por melhores membranas
Apesar do otimismo em torno de Fukuoka, a indústria da energia osmótica continua a enfrentar um desafio de materiais. A Agência Internacional para as Energias Renováveis estimou que o potencial técnico global da energia de gradiente de salinidade poderá atingir 647 gigawatts e 5 177 terawatts-hora por ano, embora as limitações geográficas e de engenharia mantenham a cifra prática muito mais baixa. Para que esse potencial seja relevante, as membranas têm de se tornar mais baratas, mais duradouras e menos propensas à incrustação. A IRENA identificou os custos das membranas como uma barreira importante, e os investigadores continuam à procura de materiais que permitam um fluxo de água mais rápido e, ao mesmo tempo, resistam à acumulação de matéria orgânica e minerais.
O Japão tem um incentivo comercial para liderar essa investigação. Segundo o governo japonês, as empresas nacionais detêm já cerca de 60 por cento do mercado global de membranas para dessalinização. Avanços nas membranas para energia osmótica poderiam reforçar essa liderança industrial e, ao mesmo tempo, abrir mercados de exportação. A Kyowakiden Industry, a empresa de engenharia que forneceu as membranas e o conjunto de turbinas para a central de Fukuoka, afirmou ter ambições de construir instalações cinco a dez vezes maiores se o projeto-piloto tiver um bom desempenho ao longo de um período de testes de vários anos. Os clientes óbvios seriam regiões já dependentes da dessalinização, em particular o Médio Oriente, onde centrais individuais podem produzir mais de 900 000 metros cúbicos de água doce por dia.
Continuam a surgir projetos-piloto em todo o mundo. Protótipos e demonstrações apareceram na Noruega, Coreia do Sul, Austrália, Espanha e Catar. O Dr. Altaee observou que a Universidade de Tecnologia de Sydney mantém o seu próprio protótipo, que poderá ser reiniciado com financiamento público, utilizando lagos salgados em Nova Gales do Sul como base de recursos. A central de Fukuoka não precisa de ser enorme para ter influência. Precisa de provar que as membranas, as bombas e a economia conseguem sobreviver a uma operação contínua durante tempo suficiente para atrair investimento maior. Se o conseguirem, as cidades costeiras com infraestrutura de dessalinização poderão descobrir que têm à sua disposição uma fonte inesperada de energia limpa de base.
O que saber
- A primeira central de energia osmótica do Japão começou a operar em 5 de agosto de 2025, no Centro de Dessalinização de Água do Mar de Uminonakamichi Nata, em Fukuoka, tornando-se a primeira instalação do género na Ásia e a segunda central comercial contínua do mundo, depois de um local dinamarquês ter aberto em 2023.
- A central utiliza osmose por pressão retardada para gerar aproximadamente 880 000 quilowatts-hora por ano, explorando a diferença de salinidade entre a salmoura concentrada da dessalinização e as águas residuais tratadas.
- Com uma taxa de utilização próxima de 90 por cento, a instalação produz eletricidade continuamente, independentemente do tempo ou da hora do dia, oferecendo uma fiabilidade que a energia solar e eólica não conseguem igualar sem armazenamento.
- O projeto recicla dois fluxos de resíduos já existentes, reduzindo o impacto ambiental da eliminação de salmoura e compensando parte do consumo energético da central de dessalinização.
- A tecnologia de membranas continua a ser o desafio central; tentativas anteriores, incluindo um protótipo norueguês abandonado em 2014, falharam porque a eficiência das membranas era demasiado baixa para justificar os custos.
- As empresas no Japão controlam cerca de 60 por cento do mercado global de membranas para dessalinização, dando ao país tanto motivação industrial como conhecimentos técnicos para avançar com a expansão da energia osmótica.
- Se o projeto-piloto for bem-sucedido, os engenheiros pretendem construir instalações cinco a dez vezes maiores, com grandes regiões de dessalinização, como o Médio Oriente, a representarem os mercados de expansão mais prováveis.
