Het grootste deel van het aardoppervlak is bedekt met oceanen, die allerlei soorten leven ondersteunen. Interessant is dat deze enorme watermassa's ook verdunde hoeveelheden uraniumionen bevatten. Het extraheren van deze ionen zou mogelijk een hernieuwbare brandstofbron kunnen vormen voor de opwekking van kernenergie. Een nieuwe studie in ACSCentralScience introduceert een nieuw materiaal dat speciaal is ontworpen voor elektrochemische extractie. Deze innovatieve technologie vangt ongrijpbare uraniumionen in zeewater effectiever op dan eerdere technieken.
Kernreactoren maken de energie vrij die van nature in atomen is opgeslagen en zetten deze om in warmte en elektriciteit door de atomen letterlijk in stukken te breken - een proces dat splijting wordt genoemd. Uranium is het meest populaire element voor dit proces omdat het in al zijn vormen onstabiel en radioactief is en gemakkelijk uiteen kan vallen.
Momenteel wordt het metaal uit gesteenten gewonnen, maar de reserves aan uraniumerts zijn beperkt. Het Agentschap voor Kernenergie schat echter dat 4,5 miljard ton uranium in onze oceanen drijft in de vorm van opgeloste uranylionen. Deze reserve is meer dan 1.000 keer groter dan die op het land. Maar het extraheren van deze ionen is een uitdaging gebleken omdat het extractiemateriaal niet voldoende oppervlakte heeft om de ionen effectief op te vangen. Daarom wilden Rui Zhao, Guangshan Zhu en collega's van de School of Chemistry van de Northeast Normal University een elektrodemateriaal ontwikkelen met een groot aantal microscopisch kleine hoekjes en gaatjes voor de elektrochemische opvang van uraniumionen in zeewater.
Om de elektroden te maken, gebruikte het team eerst een flexibele stof geweven van koolstofvezel. Ze bedekten het doek met twee speciale monomeren en polymeriseerden deze vervolgens. Vervolgens behandelden ze het doek met hydroxylaminehydrochloride, waarbij amidineoximgroepen aan het polymeer werden toegevoegd. De natuurlijke poreuze structuur van het doek creëert veel kleine zakjes waarin het amidineoxim zich kan nestelen, waardoor uraniumionen gemakkelijk worden opgevangen.
In het experiment plaatsten de onderzoekers het gecoate doek als kathode in natuurlijk zeewater of met uranium toegevoegd zeewater, gekoppeld aan een grafietanode, en lieten een circulatiestroom tussen de elektroden lopen. Na verloop van tijd hoopten zich heldergele, op uranium gebaseerde neerslagen op op het kathodedoek.
Bij tests met zeewater uit de Bohai Zee werd gedurende 24 dagen 12,6 mg uranium per gram gecoat actief materiaal geëxtraheerd. De extractiemogelijkheden van het gecoate materiaal waren hoger dan die van de meeste andere uraniumextractiematerialen die het team testte. Bovendien is het gebruik van elektrochemische methoden om ionen op te vangen ongeveer drie keer sneller dan het op natuurlijke wijze ophopen van de ionen op het doek. De onderzoekers zeggen dat het werk een efficiënte manier biedt om uranium uit zeewater te halen, waardoor de oceaan een nieuwe bron van nucleaire brandstof zou kunnen worden.
Samengestelde bron: ScitechDaily