Título Limpio - Gradiente Salino

Gradiente Salino:

la energía azul que posiciona al Caribe
como frontera de innovación energética
Párrafo sencillo

Un piloto desarrollado y probado por investigadores y estudiantes de las universidades del Norte y Nacional (sede Medellín) pone de manifiesto que es factible encontrar soluciones locales y regionales en las que economía y medio ambiente vayan de la mano.

Responsive Image
Responsive Image

El siglo XXI está marcado por la necesidad de energía estable y limpia ante el masivo consumo de infraestructuras globales como la Inteligencia Artificial (IA) y los centros de datos, que demandan electricidad y agua a un ritmo insostenible. Frente a este desafío planetario, el profesor Aymer Maturana Córdoba, director del Instituto de Estudios Hidráulicos (IDEHA) de la Universidad del Norte, lidera un proyecto que responde con innovación local. Su equipo ha desarrollado un piloto de campo en Puerto Mocho, Barranquilla, que demuestra la viabilidad de generar electricidad aprovechando la Energía de Gradiente Salino (EGS), un recurso renovable disponible en la confluencia del Mar Caribe y el Río Magdalena.

Esta investigación, realizada en colaboración con la Universidad Nacional (sede Medellín), demuestra la factibilidad de encontrar soluciones energéticas locales y regionales que armonicen la economía con la responsabilidad ambiental, y ya ha generado resultados: dos patentes sobre sistemas de tratamiento de aguas.

Hace parte de ese mundo fascinante del siglo XXI: el del uso, almacenamiento y generación de energía. Nuevas infraestructuras tecnológicas y energéticas, que hoy han sido instaladas en Oriente, Europa y hacen parte de la acelerada

transformación económica actual. Extensiones energéticas en varias regiones hoy son propiedad de las compañías tecnológicas, las cuales han decidido invertir en redes neurálgicas (por ejemplo, las de construcción de elementos tecnológicos de guerra) o en potentes bodegas inteligentes y almacenadoras energéticas, que aparecen hoy como una necesidad humana, un objeto para sobrevivir y un elemento central del poder global.

Según las Naciones Unidas, 5.7 billones de personas en 2050 podrán verse afectadas con la falta de agua potable –ya sea por factores físicos o económicos- debido a lo que hoy se llama estrés hídrico. Factores como el crecimiento poblacional, la urbanización, el cambio climático y el decrecimiento en la cantidad de limitadas fuentes de agua fresca contribuyen a esta crisis. El mundo enfrenta tanto escasez física de agua (donde simplemente no hay suficiente recurso) como escasez económica (donde, aunque el recurso existe, no se tienen los medios para acceder a él). Es probable, pues, que vivamos menos tiempo en nuestro planeta si seguimos a este ritmo. Así como es seguro que resulta factible actuar: buscar, generar y tener más energía, local y limpia, para nuestra supervivencia.

Responsive Image
Responsive Image
Pie de foto

Figura 1. El gráfico (elaborado con ayuda de IA) muestra el comportamiento del consumo global de energía renovable en la última década, aumentando de aproximadamente 40 exajoules (EJ) en 2014 a 90 EJ en 2023. Este crecimiento refleja la adopción creciente de tecnologías de energía limpia en todo el mundo. La unidad de medida utilizada para cuantificar el consumo de energía renovable es el exajulio, una unidad del Sistema Internacional equivalente a 1018 julios. En términos de electricidad, 1 EJ equivale aproximadamente a 278 teravatios-hora (TWh), suficiente para abastecer a unos 25 millones de hogares durante un año promedio, considerando un consumo medio de 11 MWh por hogar.

Datos destacados del Programa EGS y de la Planta Piloto de Bocas de Ceniza:

No produce impactos ambientales o ecológicos significativos. Tiene la posibilidad de complementación con otros proyectos, por ejemplo, de energía eólica y solar.

Texto Responsive - Búsqueda de energía

Es en este panorama que la búsqueda de energía limpia, como la EGS, se vuelve una necesidad imperativa para la supervivencia. Puerto Mocho, en Bocas de Ceniza, es un sitio estratégico reconocido mundialmente por su potencial estable para generar Energía de Gradiente Salino. Este tipo de energía se obtiene al mezclar dos masas de agua con diferente salinidad (agua de mar y de río), un fenómeno natural que el equipo del profesor Maturana transforma en electricidad mediante reacciones electroquímicas controladas en un laboratorio piloto.

Es por eso que hoy investigadores1 y estudiantes de maestría, liderados por Maturana, decidieron movilizar un laboratorio piloto desde la Universidad del Norte hasta la nueva zona de Puerto Mocho, y llaman a su sitio de trabajo “el piloto”. En el

Texto Responsive

laboratorio, de acuerdo con el investigador, se transforma la energía química en electricidad. El proceso se puede reproducir utilizando dos tipos de tecnologías: la Electrodiálisis Inversa (RED), que convierte la electrodiálisis química en electricidad, y la Ósmosis Retardada por Presión (PRO), que transforma la energía química en energía mecánica para luego ser convertida en electricidad.

La Ósmosis Inversa (RO) es una tecnología hermana de PRO, muy demandada para la desalinización de agua marina, aunque se le reconocen limitaciones como el alto consumo de energía (generalmente de origen fósil) y los problemas ambientales asociados. De ahí la importancia de su acoplamiento con energías renovables como PRO.

Pie de foto - Investigadores

1Aymer Maturana Córdoba, Oscar Álvarez Silva, Carlos Sánchez Sáenz, Andrés Osorio Arias, Aldo Benavides Morán, Anggie Cala, Mateo Roldán, María Susana Pérez, Ricardo Mejía Marchena de las universidades del Norte y Nacional de Colombia, sede Medellín y 8 colaboradores más con estudios de Maestría.

Mockup Pantalla
Texto Responsive

De acuerdo con Anggie Cala, quien desarrolló su tesis de Maestría en Ingeniería Civil en el marco del proyecto: el estudio de las dos universidades pretendió construir un piloto de campo de energía de gradiente salino, estudiar los posibles impactos ambientales y analizar los beneficios económicos de la integración entre PRO y RED para optimizar el proceso de desalinización de agua marina, reduciendo costos, emisiones de efecto invernadero y aumentando la eficiencia energética.

En fin, desde marzo de 2025, en Puerto Mocho, Bocas de Ceniza, funciona un laboratorio de campo pionero

Texto Responsive

que permitirá conocer cómo un sistema de uso e interacción de aguas dulce y salada -cuyo producto es la energía de gradiente salino- permite crear energía limpia (por ahora en proporciones pequeñas, pero con potencial de escalado continuo). Asimismo, evaluar la desalinización de agua de mar acoplada a energía de gradiente salino como estrategia para aumentar la eficiencia energética y la disponibilidad de agua potable, y reducir costos en zonas de alto estrés hídrico en el Caribe Colombiano, aprovechando la sinergia existente entre ellos, con beneficios para el medio ambiente, la productividad, la economía y la sociedad.

Datos destacados del Programa EGS y de la Planta Piloto de Bocas de Ceniza:

La capacidad de la Planta Piloto de EGS de Puerto Mocho es de 150 vatios, lo que da para encender unos 15 a 20 bombillos de lo más usados actualmente en las casas.

Fases del proyecto y desafíos

La primera etapa del proyecto, cuyo inicio se da en 2020, fue estudiar y diseñar en el laboratorio un pretratamiento capaz de eliminar las impurezas del agua del Río Magdalena y el Mar Caribe, de tal forma que no interfiriera en el desempeño del sistema de membranas que permite la generación de energía; la segunda etapa fue el análisis de la integración de la generación de energía de gradiente salino (EGS) y desalinización de agua de mar (DAM); la tercera etapa se centró en analizar los posibles impactos ambientales generados por sistemas acoplados de EGS y DAM, planteando las medidas preventivas más apropiadas.

La cuarta consistió en diseñar y construir una planta piloto de 150 vatios para el aprovechamiento de la energía de gradiente salino, en Bocas de Ceniza, cuyo montaje incluyó la petición de los permisos a las autoridades. Finalmente, tras cuatro años de trabajo el proyecto puso el foco en evaluar el desempeño del piloto construido en condiciones reales de campo, la integración entre EGS y DAM, con el fin de adaptar el sistema a las necesidades de agua para, por ejemplo, el norte de La Guajira o San Andrés.

Uno de los mayores retos ha sido el desarrollo y escalado de un sistema de tratamiento de agua adecuado para el Río Magdalena, cuya carga contaminante representa, en sí misma, un obstáculo complejo.

Un experto en el campo energético abordado por Intellecta, catalogó el trabajo general como de interés "para sumar energía, y novedoso en América Latina". Y agregó: es la búsqueda de energía limpia que no va a generar mayores cambios al ambiente, pero que exige una gran inversión si se trata de hacerlo a gran escala.

Responsive Image

Datos destacados del Programa EGS y de la Planta Piloto de Bocas de Ceniza:

De acuerdo con Corficolombiana, la capacidad efectiva neta de generación de Colombia para enero de 2023 fue de 18.777 MW; de este sitio podrían salir 800 megativos².

Responsive Image
Responsive Image
Pie de foto - Investigadores

Planta Piloto de Bocas de Ceniza (Exterior e interior)

Sostenibilidad y
Proyección Económica

Acerca de los asuntos energéticos, el profesor Oscar Álvarez, oceanográfo físico, investigador en el proyecto y profesor de la Universidad del Norte, explicó que si la tecnología se escala se podrían presentar posibles impactos ambientales. Y agregó que toda forma de crear energía -por más limpia que sea- tiene un impacto pues se extrae algo del ambiente. Lo que resulta esencial es ser conscientes de esos impactos, minimizarlos y hacer un uso sostenible de los recursos naturales.

Así, en Puerto Mocho, se sabe que el gradiente salino no genera ruido, que el proyecto no requiere el uso grandes áreas (como ocurre, por ejemplo, con la energía eólica o solar) y tampoco genera interferencias físicas significativas a los hábitats.

Cuatro asuntos más destaca el oceanógrafo Álvarez: en la generación de este tipo de energía no se transmite al ambiente ningún producto o sustancia; se debe tener especial cuidado con los materiales de los que están hechas las membranas (utilizadas para la limpieza del río) y lo que se hace con ellas cuando cumplen su vida útil. En tercer lugar, al agua se le debe mejorar la calidad y una vez regresada al sistema, puede tener un impacto en el ambiente. Y un último aspecto, hay certeza de que se podría estar cambiando la salinidad del agua y, como los sistemas estuarinos son

Texto Responsive - Fases del Proyecto

sensibles a la salinidad, se "podrían poner en estrés los ecosistemas que allí habitan". Así pues, el grupo controla los impactos posibles del proyecto porque tiene conocimientos.

Además, el profesor exlica que se ha desarrollado un piloto con potencial de un Kilovatio para comprobar la factibilidad de la tecnología, cuyo costo actual es 10 veces más que lo eólico o solar. Sin embargo, el pontencial extraíble de este tipo de energía renovables en Bocas de Ceniza sería suficiente para alimentar la demanda de Barranquilla.

"Tenemos la expectativa de seguir escalando hasta llegar a un nivel comercial, ojalá contando con una alianza público-privada"

Texto Responsive - Fases del Proyecto

Por su parte, para el profesor Maturana, si bien es un asunto costoso, en el año 2040 podría estar al mismo nivel -en materia de costos- de la energía solar. Ahora bien, "futuros desarrollos deberán permitir una evaluación más precisa sobre la eficiencia y su viabilidad desde el punto de vista económico".

Datos destacados del Programa EGS y de la Planta Piloto de Bocas de Ceniza:

Este programa de investigación se relaciona directamente con los Objetivos de Desarrollo Sostenible No. 6 (Agua limpia y Saneamiento) y No. 7 (Energía Limpia y Accesible) y es el único en América.

Responsive Image
Texto Responsive - Fases del Proyecto

Ninguna solución energética es la total, repite el profesor Álvarez. Por ello, se piensa ahora en la investigación en sistemas de peligeneración, sumando energía de gradiente salino, eólica y solar,buscando un sistema energético descentralizado y multifacético.

Texto Responsive - Fases del Proyecto

Este trabajo posiciona a la región Caribe como escenario de renovación energética. Según el director del grupo, Aymer Maturana Córdoba, los resultados muestran que la implementación de sistemas con estas características podría, potencialmente, suplir hasta un 30% de la demanda energética regional. Al mismo tiempo, plantea un llamado urgente a centrarse más en la eficiencia.

Huella Azul Banner