دانشمندان چینی مادهای خودران ساختند که با کمک نور در آب حرکت میکند و اورانیوم را از آب دریا با بازده بالا استخراج میکند.
به گزارش سرویس علمی تکناک، این پروژه را گروهی از محققان وابسته به آکادمی علوم چین در مؤسسه دریاچههای نمک چینگهای انجام دادهاند. سامانه جدید بر پایه چارچوبهای فلزی ـ آلی یا MOF ساخته شده است؛ موادی پیشرفته که ساختاری متخلخل دارند و به دلیل سطح تماس بالا، برای جذب و جداسازی عناصر مختلف کاربرد گستردهای پیدا کردهاند.
اهمیت این دستاورد از آن جهت است که اورانیوم همچنان سوخت اصلی نیروگاههای هستهای در جهان محسوب میشود. هرچند برآوردها نشان میدهد که حدود ۴.۵ میلیارد تن اورانیوم در آب دریا وجود دارد، اما غلظت بسیار پایین آن باعث شده است که تاکنون استخراج این منبع عظیم از نظر فنی دشوار و از نظر اقتصادی غیربهصرفه باشد.
چین در سالهای اخیر سرمایهگذاری گستردهای برای توسعه نیروگاههای هستهای انجام داده و به همین دلیل، تأمین پایدار اورانیوم به یکی از اولویتهای راهبردی این کشور تبدیل شده است. وابستگی به واردات، پکن را به سمت جستوجوی منابع جایگزین از جمله ذخایر موجود در دریاها سوق داده است.
یونگچوان ژو، سرپرست تیم پژوهشی اعلام کرد که فناوری ریزموتورهای نورمحور پیشتر نیز مطرح بوده، اما استفاده از آن برای استخراج اورانیوم کمتر مورد توجه قرار گرفته است. به گفته او، این پروژه میتواند نقطه آغاز استفاده از سامانههای خودمختار برای بازیابی فلزات ارزشمند باشد.
محققان برای ساخت این سامانه، ذراتی متخلخل و اسفنجمانند با قطری حدود دو میکرومتر تولید کردند؛ اندازهای که بسیار کوچکتر از ضخامت موی انسان است. آنها ترکیب شیمیایی این ذرات را بهگونهای تنظیم کردند که در محیطهای آبی، پایداری طولانیمدت داشته باشند.
این ذرات هنگام قرار گرفتن در معرض مقدار اندکی پراکسید هیدروژن، نیروی پیشران تولید میکنند و با سرعتی حدود هفت میکرومتر بر ثانیه در آب حرکت میکنند. به این ترتیب، ماده جدید برخلاف جاذبهای سنتی که در یک نقطه ثابت میمانند، به صورت فعال در آب حرکت میکند و یونهای اورانیوم را جستوجو و استخراج مینماید.
همچنین پژوهشگران دریافتند که تابش نور، سرعت حرکت ذرات را تقریباً دو برابر میکند. این ویژگی باعث میشود که این سامانه با استفاده از انرژی نور، عملکردی کارآمدتر و کممصرفتر داشته باشد.
در آزمایشهای انجامشده، این ماده توانست تا ۴۰۶ میلیگرم اورانیوم بهازای هر گرم جذب کند؛ رقمی قابل توجه که نشاندهنده ظرفیت بالای آن است. پس از جذب نیز اورانیوم به شکلی پایدار تبدیل میشود تا جداسازی و ذخیرهسازی آن آسانتر و ایمنتر انجام گیرد.
پژوهشگران در بخش دیگری از آزمایشها، رفتارهای جالبی مشابه سامانههای زیستی مشاهده کردند. هنگامی که این ریزموتورها با ذرات غیرفعال ترکیب شدند، الگوهایی شبیه شکار، فرار و حرکت گروهی هماهنگ از خود نشان دادند.
با وجود نتایج امیدوارکننده، دانشمندان تأکید کردهاند که این فناوری هنوز در مراحل اولیه قرار دارد. یکی از چالشهای اصلی، کاهش کارایی ریزموتورها در محیطهای بسیار شور مانند برخی دریاچههای نمک و آبهای خاص دریایی است.
به گفته پژوهشگران، برای تبدیل این فناوری آزمایشگاهی به کاربرد صنعتی، تحقیقات بیشتر و توسعه مهندسی ضروری خواهد بود. با وجود این، کارشناسان معتقد هستند که اگر این موانع برطرف شود، مواد خودران میتوانند آینده استخراج اورانیوم و دیگر عناصر کمیاب از اقیانوسها را دگرگون کنند و نقش مهمی در امنیت انرژی جهان داشته باشند.
