Da se miješanjem vode može dobiti energija zna se još od 19. stoljeća. Kako to, zašto to? Riječ je o osmozi, pojavi kada kroz polupropusnu membranu (samo ime kaže) mogu prolaziti samo neke molekule. Te molekule su obično molekule vode. Za mjeriti osmozu ne treba nam ništa dugo nego poduža staklena cijev i mrkva: cijev ćemo zabiti u mrkvu, mrkvu potopiti u vodu, a zatim u cijevi pratiti podizanje razine vode ili, bolje rečeno, mrkvina soka. U korijenu se naime nalaze polupropusne membrane kroz koje prolazi voda, ali uvijek u smjeru od manje (voda iz vodovoda) prema većoj koncentraciji soli (tekućina u mrkvi). Nije daleko od pameti da bi se voda podignuta osmozom, da ne kažem mrkvom, mogla iskoristiti za pokretatanje vodenog kola, da ne kažem turbine. (Osmotski tlak može mrkvi udahnuti nov život kada se sasuši, omekša od stajanja. Dovoljno ju je staviti pola sata u vodu – a poslije u želudac.)

Iz te opservacije proizlazi opet jedna stara ideja: ne bi li se eneregija koja nastaje miješanjem slane i slatke vode na utoku rijeka u mora i oceane mogla korisno upotrijebiti? Mogla bi se, dakako, napraviti hidroelektrana na temelju osmoze (osmotski tlak između slatke i slane, morske vode, može dignuti vodu četvrt metra visoko), no znanstvenici rade na mnogo boljem rješenju. Ono se ne temelji na jednostavnoj osmozi, nego na svojevrsnoj kombinaciji difuzije i osmoze. U toj kombinaciji, difuzo-osmozi, dolazi do protoka kroz membranu otopine veće prema otopini niže koncentracije. Pozitivni ioni, a to su kod morske vode većinom natrijevi ioni, zadržavaju se u membrani, pa je otopina koja iz nje izlazi negativno nabijena. Drugim riječima, razdvajaju se pozitivni (Na⁺) od  negativnih (Cl^-) naboja – a kada se naboji razdvoje, između njih, naboja, može poteći električna struja.

No za tako što napraviti treba imati membranu, upravo čarobnu membranu. („Dovoljno razvijena tehnologija ne može se razlikovati od čarolije“, rekao je Arthur Clarke.)

Na takvoj „čarobnoj“ membrani već dugo rade znanstvenici, točnije prvu takvu membranu  napravili su još 2013. godine francuski kemičari iz Grenoblea i Lyona. O čemu se tu radi?

Radi se o nanotehnologiji, nanofluidici. Kroz sloj silicijeva nitrida provučene su nanocjevčice – debele  između 30 i 80 nm, a duge oko tisućinku milimetra – koje nisu napravljene od ugljika nego od borova nitrida, „anorganskog grafita“. Taj materijal, kada se izvede u obliku nanocjevčica, ima dva ključna svojstva. Prvo je da kroz njega voda protječe bez otpora. Drugo, još važnije svojstvo „anorganskog grafita“  je da može biti negativno  nabojen, što znači da može privlačiti pozitivne ione. Za atome bora se naime vežu hidroksidni ioni (OH^-), pa nastaju električki nabijene površinske strukture koje možemo prikazati formulom N₃B-OH^-. (Slično je kod borne kiseline, H₃BO₃ ili B(OH)₃, od koje u lužnatim otopinama nastaju ioni B(OH)₄^-.) To je teorija. A što je s praksom?

Povod za pisanje ovog članka bila je vijest da su znanstvenici iz Sveučilišta Rutgers iz Piscatawaya u saveznaj država New Jersey uspjeli napraviti membranu s osam tisuća puta više otvora za ione po kvadratnom centimetru od membrane francuskih znanstvenika. Ti su „otvori“, razumije se, upravo spomenute nanocjevčice borova nitrida (boron nitride nanotubes, BNNT).  Ipak, unatoč velikoj gustoći nanocjevčica, samo je svaka pedeseta prohodna, otvorena s oba kraja. To nažalost dovodi do toga da nova membrana ima samo četiri puta veću snagu od one stare. Unatoč tome, to je besumnje još jedan važan korak prema novom izvoru obnovljine energije – plavoj energiji (blue energy).

Zvuči posve jednostavno: iz miješanja kubičnog metra riječne vode s morem može se dobiti 0,7 kWh energije. Uzimajući u obzir koliko rijeka utječe u more, ulijevajući 37 tisuća kubičnih kilometara vode godišnje, mogao bi se dobiti izvor električne struje od čak 2,6 teravata, dakle jednak snazi dvije tisuće nuklearnih elektrana osrednje veličine – i to sasvim jednostavno, bez turbina, buke i onečišćenja vode i zraka. Da je iskoristiti barem dio te čiste, kao plavo more čiste energije!   

Nenad Raos, rođen 1951. u Zagrebu, je kemičar, doktor prirodnih znanosti i znanstveni savjetnik, sada u mirovini. Još od studentskih dana bavi se popularizacijom znanosti pišući za časopise Prirodu (kojoj je sedam godina bio i glavni urednik), Čovjek i svemir, ABC tehnike, Smib, Modru lastu, a u posljednje vrijeme i za mrežne stranice Zg-magazin te, naravno, BUG online. Autor je više stručnih  i 13 znanstveno-popularnih knjiga, a upravo mu je izišla još jedna: „Mala škola pisanja (za znanstvenike i popularizatore)“. Urednik je rubrike „Kemija u nastavi“ u časopisu Kemija u industriji, za koji piše i redovite komentare. Nagrađen je Državnom godišnjom nagradom za promidžbu i popularizaciju znanosti 2003. godine.