Науковці знайшли рішення для видобутку урану з океанів для потреб атомної енергетики

Держави, що формують довгострокові плани переходу на екологічно чисту енергетику, все частіше обирають ядерну енергетику як надійне джерело електроенергії з низьким рівнем викидів вуглецю.

Проте ця сфера стикається з серйозною проблемою. Запаси урану, зокрема ізотопу уран-235, який є основним паливом для більшості ядерних реакторів, поступово скорочуються. За нинішніх темпів використання, наявні наземні резерви можуть забезпечити потреби лише на кілька десятиліть.

Це змусило науковців знову звернути увагу на можливість видобутку урану з морської води. Океани містять близько 4,5 мільярда тонн цього елементу, але його концентрація у воді надзвичайно низька.

Щоб розв’язати проблему, дослідники Сіші Тай з університету Вейфан і Чженьлі Сун з Північнокитайського університету електроенергетики створили новий тип матеріалу. Вони розробили нове сімейство сульфонових ковалентних органічних каркасів, або S-COF. Їхня увага була зосереджена не лише на хімії, але й на тому, як внутрішні шари матеріалу розташовані відносно один одного.

Команда обрала структуру типу AB, де сульфонові групи утворюють кишеню для урану з чотириточковим зв’язуванням. Це значно ефективніше за традиційну структуру AA, яка має слабшу селективність. У результаті новий матеріал показав у тисячу разів вищу здатність зв’язувати уран.

Під час випробувань у природній морській воді за один день вилучили 31,5 міліграма урану на грам сорбенту. Це рекордний показник. Матеріал також успішно ігнорує іони ванадію, які зазвичай заважають процесу.