Extracción de uranio del agua de mar para combustible nuclear
Los océanos, que cubren una parte considerable de la superficie terrestre y albergan una gran diversidad de vida, también contienen una población dispersa de iones de uranio. La extracción de estos iones del agua de mar podría proporcionar una fuente de combustible sostenible para la generación de energía nuclear.
Según se publica en ACS Central Science, los científicos han desarrollado un material de extracción electroquímica que atrae eficazmente los iones de uranio del agua de mar, superando a los métodos existentes. Los reactores nucleares aprovechan la energía almacenada en los átomos mediante la fisión, rompiendo los átomos de uranio debido a su inestabilidad y radiactividad inherentes.
Uranio
En la actualidad, el uranio se extrae principalmente de las rocas, pero la disponibilidad de yacimientos de mineral de uranio es limitada. La Agencia de la Energía Nuclear calcula que los océanos contienen más de 4.500 millones de toneladas de uranio en iones de uranilo disueltos, superando en más de 1.000 veces las reservas terrestres.
Sin embargo, la extracción de estos iones presenta dificultades debido a la insuficiente superficie de los materiales existentes para atrapar eficazmente los iones. En respuesta, Rui Zhao, Guangshan Zhu y su equipo se propusieron crear un material de electrodo con una estructura muy porosa adecuada para capturar electroquímicamente los iones de uranio del agua de mar.
Los investigadores iniciaron el proceso con una tela flexible fabricada con fibras de carbono para producir los electrodos. La tela se recubrió con dos monómeros especializados y se polimerizó. Posteriormente, la tela se trató con clorhidrato de hidroxilamina para introducir grupos amidoxima en los polímeros.
La estructura porosa inherente a la tela dio lugar a numerosas bolsas pequeñas donde la amidoxima podía asentarse, facilitando el atrapamiento eficaz de los iones uranilo. En los experimentos, el equipo utilizó la tela recubierta como cátodo en agua de mar, ya fuera de origen natural o enriquecida con uranio, añadió un ánodo de grafito y aplicó una corriente cíclica entre los electrodos.
Extracción de uranio del agua de mar para combustible nuclear: Pruebas con agua del mar de Bohai
Con el tiempo, la tela del cátodo acumuló precipitados de uranio de color amarillo brillante. En las pruebas realizadas con agua de mar del mar de Bohai, los electrodos extrajeron 12,6 miligramos de uranio por gramo de agua durante 24 días. La capacidad del material recubierto superó a la de la mayoría de los demás materiales extractores de uranio probados por el equipo.
Además, el empleo de la electroquímica para atrapar los iones resultó ser aproximadamente tres veces más rápido que dejar que se acumularan de forma natural en las telas. Los investigadores afirman que este estudio presenta un enfoque eficaz para extraer uranio del agua de mar, estableciendo potencialmente los océanos como nuevas fuentes de combustible nuclear.
Por ello, los autores expresan su agradecimiento por la financiación recibida de diversas fuentes, como el Programa Nacional Clave de I+D de China, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Proyecto del Departamento de Educación de la provincia de Jilin, la Fundación de Ciencias Naturales del Departamento de Ciencia y Tecnología de la provincia de Jilin, los Fondos de Investigación Fundamental para las Universidades Centrales y el proyecto “111”.
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