La prima centrale elettrica osmotica del Giappone è entrata in funzione a Fukuoka la settimana scorsa.
Produce circa 880.000 chilowattora l’anno, abbastanza per sostenere un vicino impianto di desalinizzazione e l’equivalente di 220 utenze domestiche con consumo medio.
Gestita dalla Fukuoka Area Waterworks Agency, è la seconda centrale commerciale al mondo dopo quella avviata a Mariager, in Danimarca, nel 2023 dalla società SaltPower.
Il tratto distintivo di questa tecnologia rinnovabile è la continuità di erogazione, indipendente da sole e vento.
Come funziona l’energia osmotica
Nel processo naturale dell’osmosi, le molecole di un solvente, in questo caso l’acqua, si spostano da una regione a minore concentrazione salina verso una regione a maggiore concentrazione di sale attraverso una membrana semipermeabile.
Negli impianti reali, però, questo processo non avviene da solo: le correnti d’acqua devono essere pompate dentro la centrale e il lato salato mantenuto a una pressione controllata.
In pratica, l’acqua dolce, che può essere anche reflua trattata, viene fatta scorrere accanto a un comparto contenente acqua di mare più concentrata in sali. L’acqua tende a passare verso la soluzione salata, aumentando volume e pressione del comparto più concentrato. Questa pressione, resa utilizzabile grazie al pompaggio, viene convogliata in una turbina collegata a un generatore che produce energia elettrica.
A Fukuoka non si usa semplice acqua marina, ma salamoia concentrata, sottoprodotto del vicino impianto di desalinizzazione. La maggiore differenza di concentrazione aumenta la pressione osmotica e, dunque, l’energia estraibile. In termini di output, la centrale produce l’equivalente di due campi da calcio ricoperti di moduli fotovoltaici, con il vantaggio di funzionare 24 ore al giorno in qualunque condizione meteorologica.
Sperimentazioni e prototipi sono stati realizzati in Norvegia, Corea del Sud, Spagna, Qatar e Australia, a conferma di un interesse diffuso. La novità di Fukuoka è l’integrazione esplicita con la desalinizzazione, che offre una sorgente affidabile di salamoie concentrate.
Limiti tecnologici e sporcamento
Nonostante la semplicità teorica, trasformare l’osmosi in energia su scala industriale è complesso. Una parte consistente del potenziale si perde nei sistemi di pompaggio dei flussi e per l’attrito attraverso le membrane, riducendo l’energia netta ottenibile.
Un altro ostacolo importante è lo sporcamento o fouling, cioè l’accumulo di materiale indesiderato sulle superfici delle membrane. Può trattarsi di incrostazioni saline (scaling), biofouling dovuto a microrganismi, depositi colloidali o sostanze oleose. Tutti questi fenomeni riducono la permeabilità della membrana, ostacolano il passaggio dell’acqua e aumentano i consumi energetici.
I progressi degli ultimi anni riguardano proprio pompe e membrane. Nuovi materiali, inclusi nanocompositi e membrane bidimensionali come il grafene, stanno migliorando la selettività e la resistenza al fouling, aumentando la densità di potenza e aprendo margini per una maggiore efficienza (vedere anche La vernice al grafene che trasforma i muri in sottili radiatori).
Due approcci tecnologici: PRO e RED
Oggi convivono due soluzioni principali: la PRO (Pressure Retarded Osmosis) e la RED (Reverse Electrodialysis).
La PRO utilizza membrane semipermeabili e sfrutta l’aumento di pressione sul lato salato per muovere una turbina. Una membrana semipermeabile è una barriera che lascia passare solo alcune molecole: in questo caso l’acqua, ma non il sale.
La RED, invece, impiega pile di membrane a scambio ionico: il gradiente salino induce il passaggio selettivo di ioni e genera una corrente elettrica diretta.
Il progetto giapponese, ritratto nella foto di copertina della Fukuoka Area Waterworks Agency, adotta la via PRO, la stessa già sperimentata in Danimarca. La RED, invece, è oggetto di ricerca in diversi paesi per siti fluviali come estuari e delta, dove grandi volumi di acqua dolce e salata si mescolano naturalmente.
Prospettive di sviluppo
La tecnologia resta di nicchia: oggi l’energia osmotica copre una frazione trascurabile della produzione elettrica mondiale. Alcuni studi stimano che, se saranno superati gli ostacoli tecnici, entro il 2050 potrebbe contribuire fino al 15% del fabbisogno globale.
Le prospettive più promettenti riguardano l’integrazione con impianti di desalinizzazione, dove la salamoia concentrata aumenta il gradiente osmotico e l’energia recuperabile; le applicazioni “brownfield” in siti industriali esistenti, come impianti saliferi, cartiere su estuari o sistemi idrici urbani costieri, che offrono infrastrutture già disponibili; e lo sviluppo di impianti ibridi PRO-RED, in cui più cicli di recupero energetico catturano una quota maggiore dell’energia disponibile nella miscela acqua dolce–acqua salata.
L’impianto di Fukuoka segna un passo importante, mostrando che l’energia osmotica non è solo un esperimento, ma può sostenere un servizio pubblico reale.
La sfida resta economica e tecnologica: ridurre le perdite di pompaggio, aumentare la resa netta e abbattere i costi delle membrane.
Sulla carta, le opportunità sono comunque allettanti. Per spiegare la potenza dell’osmosi, SaltPower indica che se si volesse installare la stessa capacità di una centrale osmotica che funziona con acqua satura di sale e una pressione osmotica della salamoia satura di 400 bar, bisognerebbe prevedere una diga idroelettrica con un salto, cioè un dislivello, di circa 4.000 metri. Come dalla vetta del Gran Paradiso al mare.
Se i progressi sui materiali e le integrazioni con la desalinizzazione continueranno, la miscela di acqua dolce e salata potrebbe diventare una fonte stabile e pulita più diffusa, capace di affiancare con maggiore efficacia le rinnovabili intermittenti nella transizione energetica.
