Khi nhu cầu điện hạt nhân tăng lên trên toàn cầu, nhu cầu về uranium cũng ngày càng tăng.
Đây là một nguồn tài nguyên hữu hạn, nhưng vì các đại dương được ước tính chứa hơn 4,5 tỷ tấn uranium - gấp khoảng 1.000 lần so với trữ lượng trên đất liền - chiết xuất nó từ nước biển có thể là một cách tiếp cận bền vững hơn đối với năng lượng hạt nhân.
Tuy nhiên, có nồng độ uranium rất thấp trong nước biển - ước tính khoảng 3,3 microgam/lít - khiến việc khai thác từ đại dương trở nên khó khăn và tốn kém hơn nhiều so với khai thác từ lòng đất.
Các nhà khoa học đã nhìn thấy tiềm năng sử dụng uranium ở đại dương để làm nhiên liệu cho năng lượng hạt nhân vào những năm 1950, nhưng phải đến những năm 1980, các nhà nghiên cứu Nhật Bản mới phát triển được cách chiết xuất nó - sử dụng một hợp chất hóa học gọi là amidoxime để liên kết với các hạt uranium trôi nổi.
Nghiên cứu mới do các nhà khoa học tại Học viện Khoa học Trung Quốc đứng đầu đã tập trung vào việc cải thiện khả năng hấp phụ của hợp chất này. Phát hiện của họ đã được công bố trên tạp chí Nature Sustainability vào cuối tháng 11.
Các nhà khoa học đã tạo ra một lớp màng xốp được mô phỏng theo các mảnh vỡ có trong tự nhiên, giống như các mạch máu. Họ phát hiện ra rằng màng - được bão hòa trong amidoxime - chiết xuất uranium hiệu quả hơn đáng kể so với các vật liệu khác được sử dụng trước đây, với khả năng hấp phụ cao hơn 20 lần.
“Các phần đứt gãy như mạch máu có mặt khắp nơi trong các hệ thống sinh học. Chúng cho phép trao đổi và chuyển hóa các chất một cách tối ưu. Nó đã truyền cảm hứng cho chúng tôi trong việc thiết kế các chất hấp phụ mới”, Yang Linsen, tác giả chính của nghiên cứu cho biết.
Trong khoảng thời gian 4 tuần, họ phát hiện ra rằng 1 gam màng chiết xuất được tới 9,03 miligam uranium từ nước biển tự nhiên - một trong những sản lượng cao nhất khi sử dụng phương pháp màng.
Vật liệu do nhóm nghiên cứu Trung Quốc phát triển có thể được coi là ngang bằng hoặc vượt trội so với nhiều chất hấp phụ đương thời, theo một bài báo riêng về nghiên cứu trên cùng một tạp chí của Alexander Wiechert và Sotira Yiacoumi từ Viện Công nghệ Georgia, và Costas Tsouris của Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge.
Nhưng họ cho biết nghiên cứu không đề cập đến tác động của quá trình tạo màng sinh học - nơi các sinh vật tích tụ trên bề mặt ngập nước - trên màng, đồng thời nói rằng nó có thể có tác động đến khả năng hấp phụ uranium của vật liệu.
Họ cũng lưu ý rằng màng hấp thụ một số phân tử khác từ nước biển - không chỉ uranium - chẳng hạn như vanadi, sắt, kẽm và đồng, vì vậy cần phải có một phương pháp để tách chúng ra.
