En un avance científico revolucionario, investigadores han desarrollado un material para la extracción electroquímica de iones de uranio del agua de mar, ofreciendo una nueva y sostenible fuente de combustible para la generación de energía nuclear. Los resultados del estudio, liderado por Rui Zhao, Guangshan Zhu y un equipo de la Northeast Normal University en China, fueron publicados recientemente en la prestigiosa revista ACS Central Science.
La energía nuclear se basa en la fisión nuclear, un proceso que libera la energía almacenada dentro de los átomos y la transforma en calor y electricidad. El uranio, debido a su inestabilidad y radiactividad, se ha convertido en el elemento preferido para este proceso. Hasta ahora, el uranio utilizado en reactores nucleares se extraía principalmente de rocas, pero con la finitud de los depósitos de mineral de uranio en la tierra, los científicos han buscado fuentes alternativas.
Más de 4.500 millones de toneladas de uranio se encuentran en forma de iones de uranio disueltos en los océanos, una reserva que supera en más de 1.000 veces la cantidad disponible en tierra, según estimaciones de la Agencia de la Energía Nuclear. Sin embargo, extraer estos iones del agua de mar ha sido un desafío, ya que los métodos existentes carecían de la eficacia necesaria.
Tela flexible
El equipo de investigación abordó este problema desarrollando un material de electrodo con numerosos recovecos microscópicos, ideal para la captura electroquímica de iones de uranio en el agua de mar. Utilizando una tela flexible tejida con fibras de carbono como base, recubrieron la tela con monómeros especializados que luego polimerizaron. Posteriormente, trataron la tela con clorhidrato de hidroxilamina para agregar grupos amidoxima a los polímeros, creando una estructura porosa capaz de atrapar fácilmente los iones de uranilo.
En los experimentos, los investigadores colocaron la tela recubierta como cátodo en agua de mar natural o enriquecida con uranio, añadieron un ánodo de grafito y aplicaron una corriente cíclica entre los electrodos. Con el tiempo, la tela del cátodo acumuló precipitados de uranio de un distintivo color amarillo brillante.
Los resultados fueron impresionantes, con los electrodos extrayendo 12.6 miligramos de uranio por gramo de agua en tan solo 24 días. La capacidad de este material recubierto demostró ser superior a la de la mayoría de los demás materiales extractores de uranio probados por el equipo. Además, la técnica electroquímica resultó ser tres veces más rápida que los métodos naturales de acumulación en las telas.
Los investigadores sostienen que este innovador enfoque no solo ofrece una solución eficaz para la captura de uranio del agua de mar, sino que también podría abrir la puerta a los océanos como una nueva y abundante fuente de combustible nuclear. Este avance podría tener implicaciones significativas en la sostenibilidad y el suministro de energía para las generaciones futuras.
galan
16/12/2023