La mayor parte de la superficie terrestre está cubierta por océanos, que sustentan todo tipo de vida. Curiosamente, estas enormes masas de agua también contienen distribuciones diluidas de iones de uranio. La extracción de estos iones podría proporcionar potencialmente una fuente de combustible renovable para la generación de energía nuclear. Un nuevo estudio en ACSCentralScience presenta un nuevo material diseñado específicamente para la extracción electroquímica. Esta innovadora tecnología captura los esquivos iones de uranio en el agua de mar de forma más eficaz que las técnicas anteriores.
Los reactores de energía nuclear liberan la energía almacenada naturalmente dentro de los átomos y la convierten en calor y electricidad rompiendo literalmente los átomos en pedazos, un proceso llamado fisión. El uranio es el elemento más popular para este proceso porque es inestable y radiactivo en todas sus formas y puede descomponerse fácilmente.
Actualmente, el metal se extrae de las rocas, pero las reservas de mineral de uranio son limitadas. Sin embargo, la Agencia de Energía Nuclear estima que 4.500 millones de toneladas de uranio flotan en nuestros océanos en forma de iones de uranilo disueltos. Esta reserva es más de 1.000 veces mayor que la terrestre. Pero extraer estos iones ha resultado un desafío porque el material de extracción no tiene suficiente superficie para atrapar los iones de manera efectiva. Por lo tanto, Rui Zhao, Guangshan Zhu y sus colegas de la Facultad de Química de la Universidad Normal del Noreste querían desarrollar un material de electrodo con una gran cantidad de rincones microscópicos para la captura electroquímica de iones de uranio en agua de mar.
Para crear los electrodos, el equipo utilizó primero una tela flexible tejida con fibra de carbono. Recubrieron la tela con dos monómeros especiales y luego los polimerizaron. A continuación, trataron la tela con clorhidrato de hidroxilamina y agregaron grupos amidina oxima al polímero. La estructura porosa natural de la tela crea muchas bolsas diminutas en las que se anida la amidina oxima, atrapando fácilmente los iones de uranio.
En el experimento, los investigadores colocaron la tela recubierta como cátodo en agua de mar natural o agua de mar con uranio añadido, junto con un ánodo de grafito, y hicieron circular una corriente entre los electrodos. Con el tiempo, se acumularon precipitados de uranio de color amarillo brillante en la tela catódica.
En pruebas con agua de mar extraída del mar de Bohai, se extrajeron 12,6 mg de uranio durante 24 días por gramo de material activo recubierto. Las capacidades de extracción del material recubierto fueron superiores a las de la mayoría de los otros materiales de extracción de uranio que el equipo probó. Además, utilizar métodos electroquímicos para atrapar iones es aproximadamente tres veces más rápido que permitir que los iones se acumulen de forma natural en la tela. Los investigadores dicen que el trabajo proporciona una manera eficiente de capturar uranio del agua de mar, lo que podría convertir al océano en una nueva fuente de combustible nuclear.
Fuente compilada: ScitechDaily