Uma resposta a uma fragilidade crucial das energias renováveis
Os painéis solares deixam de gerar energia quando o sol se põe. As turbinas eólicas param quando o vento perde força. Até a produção das hidrelétricas diminui durante longos períodos de seca. Há décadas, a revolução das energias renováveis busca uma fonte limpa que funcione continuamente, hora após hora, sem precisar consultar a previsão do tempo. Em agosto de 2025, uma pequena instalação no litoral sul do Japão começou a fazer exatamente isso, gerando eletricidade a partir da diferença química entre água doce e água salgada. A usina, instalada no Centro de Dessalinização de Água do Mar Uminonakamichi Nata, em Fukuoka, é a primeira unidade operacional de energia osmótica da Ásia. É apenas a segunda usina comercial desse tipo em operação contínua no mundo, depois de uma instalação dinamarquesa inaugurada em 2023. Para um país que importa a maior parte dos combustíveis fósseis que consome e enfrenta pressão crescente para descarbonizar sua economia, a entrada em operação representa mais do que um experimento local. É um teste real para saber se os oceanos que cercam o Japão podem se tornar uma fonte estável de energia limpa de base.
Conteúdo
A instalação, também conhecida como Mamizupia, iniciou oficialmente suas operações com uma cerimônia de inauguração em 5 de agosto de 2025. Ao contrário das usinas convencionais, não queima combustível nem emite dióxido de carbono. Com exceção de uma turbina, praticamente não tem peças móveis. Mais importante: não depende da luz do sol, da velocidade do vento ou das chuvas sazonais. A usina funciona com base em um princípio chamado osmose por pressão retardada, geralmente abreviado como PRO, que extrai energia aproveitável da tendência natural da água de equilibrar as concentrações de sal. Ao combinar dois fluxos residuais já produzidos pela cidade — salmoura concentrada da dessalinização e águas residuais tratadas de uma estação de esgoto —, o sistema gera cerca de 880000 quilowatts-hora de eletricidade por ano. Essa produção é suficiente para cobrir uma parcela significativa da demanda de energia do centro de dessalinização e equivale ao consumo de 220 a 300 residências japonesas médias. Segundo os operadores, a taxa de utilização se aproxima de 90%, um nível de regularidade que instalações solares e eólicas só conseguem alcançar com sistemas caros de armazenamento em baterias.
A física discreta por trás da energia azul
Para entender como funciona a usina de Fukuoka, vale recordar um processo biológico básico. A osmose é a mesma força que permite às raízes das árvores absorver água do solo e impede que as células humanas colapsem quando rodeadas por fluidos. Quando duas soluções com concentrações diferentes de sal ficam em lados opostos de uma membrana semipermeável, as moléculas de água migram naturalmente do lado menos salgado para o mais salgado, numa tentativa de equilibrar as concentrações. Os íons de sal são grandes demais para atravessar a membrana, então apenas a água passa. Dentro de uma câmara de pressão selada, esse fluxo aumenta tanto o volume quanto a pressão no lado mais salgado. Engenheiros capturam essa pressão, direcionam-na para uma turbina e fazem girar um gerador elétrico. O resultado é eletricidade gerada apenas com a diferença química entre duas massas de água.
A versão em operação em Fukuoka aplica uma variação chamada osmose por pressão retardada. Em um sistema PRO convencional que utiliza água do mar e água doce, o processo 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 aprimora o modelo teórico ao alimentar o lado salgado não com água do mar comum, mas com salmoura concentrada que sobra após a remoção da água doce no processo de dessalinização. No lado de água doce, a usina utiliza águas residuais tratadas, conduzidas por tubulação desde uma estação de tratamento de esgoto próxima. Sandra Kentish, engenheira química da Universidade de Melbourne, explicou que essa combinação amplia a diferença de salinidade e extrai do processo mais energia disponível do que um sistema convencional com água do mar permitiria. O dr. Ali Altaee, especialista em fontes alternativas de água da Universidade de Tecnologia de Sydney, observou que os dois fluxos já eram misturados antes do descarte; assim, a instalação de uma membrana e de uma turbina entre eles permite aproveitar uma energia que, de outra forma, se dissiparia no mar.
Uma solução circular para um problema costeiro
Fukuoka não parece, à primeira vista, uma metrópole com problemas de abastecimento de água, mas a geografia obrigou a região a planejar cuidadosamente. A região metropolitana abriga cerca de 2,6 milhões de habitantes e não conta com grandes rios nas proximidades, o que torna as chuvas uma fonte única e pouco confiável de água potável. Desde 2005, o Centro de Dessalinização de Água do Mar Uminonakamichi Nata estabiliza o abastecimento local ao converter água do mar em água doce, a uma taxa de cerca de 50000 metros cúbicos por dia. Esse processo, embora essencial para a vida, gera um subproduto difícil de manejar. A salmoura concentrada, que muitas vezes chega a quase 8% de salinidade, precisa ser descartada com cuidado para evitar danos aos ecossistemas marinhos locais.
A usina de energia osmótica transforma esse resíduo em recurso. Em vez de tratar a salmoura como um passivo ambiental que precisa ser diluído e descartado, os operadores agora a fazem passar por módulos de membranas em contato com águas residuais tratadas. O fluxo de água doce através da membrana aumenta a pressão do lado da salmoura, aciona a turbina e, por fim, produz água diluída que pode ser devolvida ao ambiente com menor impacto ecológico. Na prática, a usina transforma dois problemas de descarte em um único fluxo de energia. A eletricidade gerada retorna ao centro de dessalinização, reduzindo os custos operacionais e o consumo da rede elétrica convencional. Kenji Hirokawa, que dirige o Centro de Dessalinização de Água do Mar, descreveu a instalação como um primeiro passo modesto, não como uma solução definitiva. Essa avaliação é adequada para uma tecnologia que ainda está sendo testada em escala comercial, mas também reflete uma ambição mais ampla. Cidades costeiras do mundo todo enfrentam os mesmos dois desafios: o aumento da demanda por energia e o descarte da salmoura. O exemplo de Fukuoka mostra como lidar com ambos ao mesmo tempo.
As lições de uma década de tentativas frustradas
A ideia de gerar energia a partir de gradientes de salinidade não é nova. Um pesquisador americano propôs o conceito pela primeira vez em 1976, na revista Journal of Membrane Science. Por mais de três décadas, a teoria permaneceu praticamente intocada, até que a empresa norueguesa de energia Statkraft começou a desenvolver equipamentos em escala real. Em novembro de 2009, a Statkraft inaugurou o primeiro protótipo de PRO no fiorde de Oslo, em Tofte, com o objetivo de demonstrar que a energia osmótica poderia competir em mercados reais. A usina tinha capacidade de projeto de 10 quilowatts, mas, na prática, gerava apenas de 2 a 4 quilowatts. Em janeiro de 2014, a Statkraft encerrou o projeto, anunciando que a eficiência das membranas ainda era baixa demais para viabilizar a exploração comercial.
O fracasso norueguês tornou-se um alerta sobre a distância entre a química de laboratório e a viabilidade econômica industrial. A densidade de potência das membranas passou a ser o indicador decisivo. Pesquisas publicadas em periódicos acadêmicos estabeleceram que os sistemas osmóticos precisam gerar cerca de 5 watts por metro quadrado de membrana para se aproximar da viabilidade financeira. A instalação de Tofte alcançou apenas de 1 a 3 watts por metro quadrado. As membranas eram caras demais, sofriam incrustação muito rapidamente e permitiam um fluxo de água pequeno demais para justificar a energia necessária ao bombeamento. Na década seguinte, a tecnologia ficou restrita a projetos-piloto e artigos acadêmicos, enquanto os custos da energia solar e eólica despencavam.
A usina de Fukuoka tenta evitar esse impasse escolhendo melhor o local, em vez de esperar por um avanço nos materiais. Como a instalação já produz salmoura hipersalina e recebe esgoto tratado, o gradiente de salinidade é muito mais acentuado do que o de uma combinação convencional de água do mar e água doce. Essa diferença maior permite que a tecnologia de membranas disponível, apesar de ainda imperfeita, extraia energia líquida suficiente para justificar a usina. Akihiko Tanioka, especialista na área, elogiou o marco e seu potencial mais amplo.
Essa implementação bem-sucedida é uma grande conquista. Espero que seja reproduzida no mundo todo.
A empresa dinamarquesa SaltPower já havia provado que o conceito podia funcionar com uma usina comercial de operação contínua em Mariager, em 2023. A instalação japonesa, de maior porte, acrescenta agora um exemplo asiático e demonstra que a PRO pode ser integrada à infraestrutura hídrica municipal existente.
Produção modesta, valor constante
Para os padrões das grandes redes elétricas, a usina osmótica de Fukuoka é minúscula. Sua produção média contínua é de cerca de 100 quilowatts, um valor irrisório diante das centenas de megawatts gerados por parques eólicos offshore ou usinas a gás. O custo do projeto, de cerca de 4.38 milhões de dólares, mostra que essa energia ainda não é barata. Quase toda a eletricidade gerada é usada pelo próprio centro de dessalinização, o que faz da instalação mais um sistema de recuperação de energia do que um gerador independente que abastece cidades.
Mas o tamanho não é o único parâmetro de importância. O que falta à usina em capacidade, ela compensa em previsibilidade. Uma taxa de utilização de 90% significa que o sistema produz energia durante tufões, noites sem vento e invernos nublados. Dois campos de futebol cobertos por painéis solares poderiam igualar a produção anual no papel, mas nuvens, anoitecer e variações sazonais do ângulo do sol tornam esse total teórico uma realidade variável. Operadores da rede precisam compensar essas oscilações com reservas girantes ou bancos de baterias. A energia osmótica, por outro lado, oferece uma curva de geração estável, que as concessionárias podem programar com confiança.
A configuração também faz sentido econômico nesse contexto. Um estudo de 2024 publicado na revista Chemical Engineering Science descreveu novas modificações em membranas que poderiam impulsionar a geração sustentável de energia a partir de gradientes de salinidade. Já uma análise tecnoeconômica de PRO publicada na Frontiers in Energy Research confirmou que integrar a tecnologia a usinas de dessalinização está entre as opções comercialmente mais viáveis. A razão é simples: a salmoura já é produzida, sem custo adicional, e o fluxo de águas residuais também já existe. A usina não precisa comprar combustível nem construir tubulações em áreas remotas. Basta inseri-la em um ciclo de uso da água que já está em funcionamento.
A corrida global por membranas melhores
Apesar do otimismo em torno de Fukuoka, o setor de energia osmótica ainda enfrenta um desafio ligado aos materiais. A Agência Internacional de Energia Renovável estima que o potencial técnico global da energia gerada por gradientes de salinidade possa chegar a 647 gigawatts e 5177 terawatts-hora por ano, embora limitações geográficas e de engenharia mantenham o potencial prático bem abaixo desse valor. Para que esse potencial se concretize, as membranas precisam ficar mais baratas, mais duráveis e menos suscetíveis à incrustação. A IRENA identificou o custo das membranas como um grande obstáculo, e pesquisadores continuam buscando materiais que permitam um fluxo de água mais rápido e, ao mesmo tempo, resistam ao acúmulo de matéria orgânica e minerais.
O Japão tem interesse comercial em liderar essa pesquisa. Segundo o governo japonês, empresas do país já detêm cerca de 60% do mercado global de membranas para dessalinização. Avanços nas membranas para energia osmótica poderiam fortalecer essa liderança industrial e abrir mercados de exportação. A Kyowakiden Industry, empresa de engenharia que forneceu as membranas e o conjunto da turbina para a usina de Fukuoka, declarou que pretende construir instalações de cinco a dez vezes maiores, caso o projeto-piloto tenha bons resultados durante um período de testes de vários anos. Os clientes mais prováveis seriam regiões que já dependem da dessalinização, especialmente o Oriente Médio, onde algumas usinas podem produzir mais de 900000 metros cúbicos de água doce por dia.
Projetos-piloto continuam surgindo em todo o mundo. Protótipos e demonstrações já foram realizados na Noruega, na Coreia do Sul, na Austrália, na Espanha e no Catar. O dr. Altaee observou que a Universidade de Tecnologia de Sydney mantém um protótipo próprio que poderia voltar a funcionar com financiamento do governo, usando lagos salgados de Nova Gales do Sul como fonte de recursos. A usina de Fukuoka não precisa ser enorme para exercer influência. Ela precisa provar que as membranas, as bombas e a viabilidade econômica resistem à operação contínua por tempo suficiente para atrair investimentos maiores. Se isso acontecer, cidades costeiras com infraestrutura de dessalinização poderão descobrir que dispõem de uma fonte inesperada de energia limpa de base.
O que saber
- A primeira usina de energia osmótica do Japão começou a operar em 5 de agosto de 2025, no Centro de Dessalinização de Água do Mar Uminonakamichi Nata, em Fukuoka. É a primeira instalação desse tipo na Ásia e a segunda usina comercial de operação contínua do mundo, depois da inauguração de uma unidade dinamarquesa em 2023.
- A usina utiliza osmose por pressão retardada para gerar cerca de 880000 quilowatts-hora por ano, aproveitando a diferença de salinidade entre a salmoura concentrada da dessalinização e as águas residuais tratadas.
- Com uma taxa de utilização próxima de 90%, a instalação produz eletricidade continuamente, independentemente do clima ou do horário, oferecendo uma confiabilidade que a energia solar e a eólica não conseguem igualar sem armazenamento.
- O projeto reaproveita dois fluxos residuais existentes, reduzindo o impacto ambiental do descarte da salmoura e compensando parte do consumo de energia da usina de dessalinização.
- A tecnologia das membranas continua sendo o principal desafio. Tentativas anteriores, como um protótipo norueguês desativado em 2014, fracassaram porque a eficiência das membranas era baixa demais para justificar os custos.
- Empresas japonesas controlam cerca de 60% do mercado global de membranas para dessalinização, dando ao país tanto o incentivo industrial quanto a expertise técnica para ampliar a energia osmótica.
- Se o projeto-piloto for bem-sucedido, os engenheiros pretendem construir instalações de cinco a dez vezes maiores. Grandes regiões que dependem da dessalinização, como o Oriente Médio, são os mercados de expansão mais prováveis.
