Los océanos, que cubren la mayor parte de la superficie terrestre y albergan una asombrosa diversidad de vida, también contienen una población diluida de iones de uranio. Investigadores en ACS Central Science han desarrollado un material que utiliza la extracción electroquímica para atraer estos iones de uranio del agua de mar de manera más eficiente que los métodos actuales.
La Fisión Nuclear y el Uranio
Los reactores de energía nuclear liberan la energía almacenada en los átomos, transformándola en calor y electricidad a través de un proceso conocido como fisión. El uranio es el elemento preferido para este proceso debido a su inestabilidad y radioactividad, lo que facilita su división.
Actualmente, el uranio se extrae de rocas, pero las reservas de este mineral son finitas. Sin embargo, la Agencia de Energía Nuclear estima que hay alrededor de 4.5 mil millones de toneladas de uranio en los océanos, en forma de iones uranilo disueltos, una cantidad más de 1.000 veces superior a la disponible en tierra.
Extraer estos iones de uranio ha sido un desafío debido a la falta de superficie efectiva en los materiales utilizados para capturarlos. Por ello, Rui Zhao, Guangshan Zhu y sus colegas se propusieron desarrollar un material de electrodo con numerosas microcavidades para la captura electroquímica de iones de uranio del agua de mar.
Innovación en los Electrodos
El equipo comenzó con un paño flexible tejido de fibras de carbono, recubierto con dos monómeros especializados que posteriormente polimerizaron. Luego, trataron el paño con hidroxilamina hidrocloruro para añadir grupos amidoxima a los polímeros. La estructura natural y porosa del paño creó múltiples bolsillos diminutos para que la amidoxima atrapara fácilmente los iones de uranilo.
Pruebas y Resultados
En experimentos, colocaron el paño recubierto como cátodo en agua de mar natural o enriquecida con uranio, añadiendo un ánodo de grafito y aplicando una corriente cíclica entre los electrodos. Con el tiempo, precipitados amarillos de uranio se acumularon en el paño del cátodo.
Usando agua de mar del Mar de Bohai, los electrodos extrajeron 12.6 miligramos de uranio por gramo de agua en 24 días. La capacidad del material recubierto fue mayor que la de la mayoría de los materiales de extracción de uranio probados por el equipo. Además, la captura electroquímica de los iones fue aproximadamente tres veces más rápida que la acumulación natural en los paños.
Los investigadores afirman que este método ofrece una forma efectiva de capturar uranio del agua de mar, abriendo la posibilidad de considerar los océanos como nuevos proveedores de combustible nuclear, marcando un avance hacia un futuro energético más sostenible.
Vía www.acs.org
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