ابداع روش جدید برای استخراج اورانیوم از دریا

از دهه 1960 محققان به اقیانوس ها برای استخراج اورانیوم روی آورده اند، اکنون، یک تیم به رهبری استرالیا چشم انداز برداشت اورانیوم بر پایه دریا را با ماده ای ارزان و آسان پیش برده است.

به گزارش تکناک، همانطور که سیاره حرکت آهسته خود را از منابع سوخت مبتنی بر کربن آغاز می کند، انرژی های جایگزین در کانون توجه قرار می گیرند. در حالی که فناوری‌های خورشیدی، بادی و هیدروالکتریکی در این عرصه توجه را به خود جلب می‌کنند، انرژی هسته‌ای هنوز یک رقیب قدرتمند است.

در حقیقت انرژی هسته ای، در سال 2017، حدود 10 درصد از تولید انرژی جهان را به خود اختصاص داد و در سال 2022، 8 گیگاوات انرژی هسته ای جدید به شبکه جهانی پیوست.

کلید تولید برق هسته ای اورانیوم (uranium : radioactive, metallic element with the atomic number 92) است، اورانیوم (یکی از عنصرهای جدول تناوبی عنصرها) عنصری که تنها در چند کشور در خشکی یافت می شود، جایی که منابع زیرزمینی همچنان با افزایش نیروگاه های هسته ای کاهش می یابد. با این حال، در مورد منبع زیر آب اینطور نیست. تخمین زده می شود که حدود 4.5 میلیارد تن از این عنصر در اقیانوس های جهان وجود دارد، در حالی که تنها حدود 6 میلیون تن در خشکی وجود دارد. این برای تولید انرژی در سراسر سیاره برای هزاران سال کافی است.

بازیابی تمام این اورانیوم بسیار دشوار است، زیرا در آب دریا در غلظت های بسیار کم وجود دارد.

دانشمندان در آزمایشگاه ملی اوک ریج موفقیت اولیه را با الیاف آلایش شده (دوپ شده) با گروه های شیمیایی آمیدوکسیم، که میل ترکیبی به اورانیوم دارند، مشاهده کردند. محققان در استنفورد بعداً الکتریسیته را به الیاف اضافه کردند و توانستند حتی مقدار بیشتری از عنصر رادیواکتیو را برداشت کنند. اخیراً، آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام توانست پنج گرم کیک زرد (یک فرم پودری از اورانیوم) را با یک نوع تخصصی از نخ اکریلیک از آب دریا بیرون بکشد.

به آب انداختن یک تور باریک برای اورانیوم

با این حال، این روش‌ها برای برداشت اورانیوم در مقیاس صنعتی که برای سوخت نیروگاه‌های هسته‌ای در سراسر جهان ضروری است، کارآمد نیستند و تلاش برای یافتن ماده ای که بتواند اورانیوم را بدون درگیر کردن کردن سایر عناصر موجود در دریا جذب کند، یک چالش بوده است.

محققان سازمان علوم و فناوری هسته‌ای استرالیا (ANSTO)، دانشگاه نیو ساوث ولز و سایر همکاران به دنبال غلبه بر این مشکلات، به هیدروکسیدهای دو لایه لایه‌ای (LDH) روی آوردند. این مواد آسان ساخته شده از لایه هایی از یون های دارای بار مثبت و منفی تشکیل شده اند. تیم تحقیقاتی این LDH ها را با مواد شیمیایی مختلف از جمله نئودیمیم، تربیوم و یوروپیوم آلایش کردند، آنها را در آب دریا خیس کردند و نتایج را با استفاده از تصویربرداری فشرده از طیف سنجی جذب اشعه ایکس تجزیه و تحلیل کردند.

محققان دریافتند که وقتی نئودیمیم با LDH ترکیب می‌شود، ترکیب حاصل می‌تواند اورانیوم را از آب دریا با وجود عناصر فراوان دیگر جذب کند. این عناصر شامل سدیم، کلسیم، منیزیم و پتاسیم است که در مقادیری حدود 400 برابر بیشتر از اورانیوم وجود دارند. به گفته محققان، این گزینش پذیری، همراه با هزینه کم تولید مواد LDH آلایش شده، باید راه طولانی افزایش احتمال برداشت اورانیوم در مقیاس بزرگ از آب دریا را تسریع کند.

محققان در این مطالعه نوشتند: این یافته‌ها نشان می‌دهد که مهندسی ناخالصی LDH ها یک روش ساده و مؤثر برای تولید جاذب‌هایی که قادر به استخراج اورانیوم از آب دریا هستند، ارائه می‌کند.