Океаны – это огромный неиспользованный запас урана, который жизненно необходим для ядерной энергетики, и новая технология может обеспечить его долгосрочное снабжение.
Материал, вдохновленный фрактальной природой кровеносных сосудов, может поглощать в 20 раз больше урана из морской воды, чем предыдущие подходы. Команда авторов исследования считает, что он может стать надежным источником энергии, которого хватит на тысячи лет при нынешних темпах потребления. Исследование опубликовано в журнале Nature Sustainability.
Известно, что уран является самым распространенным топливом для атомных электростанций, но его запасы ограничены. По оценкам, в морях Земли содержится около 4,5 миллиарда тонн урана, что в 500 раз больше, чем на суше, но добыча урана из воды обходится дороже, чем из горных пород.
Эксперименты ранее показали, что листы акрилового волокна могут извлекать небольшое количество урана из воды, но поскольку морская вода содержит всего около трех частей на миллиард урана, было трудно усовершенствовать процесс и снизить стоимость добычи.
Линсен Ян из Китайской академии наук в Пекине и его коллеги создали полимерную мембрану, пронизанную маленькими каналами, которые разветвляются на еще более мелкие туннели диаметром 300-500 нанометров, имитируя то, как кровеносные сосуды раздваиваются на все более мелкие проходы внутри органов и конечностей млекопитающих. Материал был пропитан соединением под названием амидоксим, которое связывается с ионами урана.
Команда пропустила через материал воду с ураном и использовала рентгеновскую фотоэлектронную спектроскопию, чтобы определить, был ли задержан элемент. Они обнаружили, что материал поглощает в 20 раз больше, чем ранее разработанные материалы.
Отмечается, что обогащенный ураном материал можно очищать соляной кислотой, которая извлекает 98 процентов урана, и использовать повторно несколько раз. Это позволит использовать материал в течение длительного периода времени и еще больше снизить стоимость добычи из морской воды.
