Sinds de jaren zestig hebben onderzoekers hun blik gericht op een onwaarschijnlijke plek om uranium te oogsten: de oceaan. Nu heeft een door Australië geleid team het vooruitzicht van uraniumwinning op zee een stap dichterbij gebracht met behulp van materialen die goedkoop en gemakkelijk te maken zijn.


Terwijl de planeet langzaam afstand neemt van op koolstof gebaseerde brandstofbronnen, beginnen alternatieve energiebronnen op de voorgrond te treden. Terwijl technologieën op het gebied van zonne-energie, windenergie en waterkracht de neiging hebben de schijnwerpers op dit gebied te stelen, blijft kernenergie een sterke concurrent. In 2017 droeg het zelfs ongeveer 10% bij aan de energieproductie in de wereld, en in 2022 werd 8 GW aan nieuwe kernenergie geïntegreerd in het mondiale elektriciteitsnet.

De sleutel tot de opwekking van kernenergie is uranium, een element dat slechts in een handvol landen op het land wordt aangetroffen, waarvan de ondergrondse voorraden zullen blijven slinken naarmate de kerncentrales zich uitbreiden. Bij onderwatersuppletie is dit echter niet het geval. Er wordt geschat dat de hoeveelheid elementen in de oceanen van de wereld ongeveer 4,5 miljard ton bedraagt, terwijl de hoeveelheid op het land slechts ongeveer 6 miljoen ton bedraagt. Dit is genoeg om duizenden jaren lang elektriciteit over de hele wereld op te wekken.

Het terugwinnen van al het uranium is echter lastig gebleken, omdat de concentratie ervan in zeewater extreem laag is.

Wetenschappers van het Oak Ridge National Laboratory hebben al vroeg succes gehad met vezels die zijn gedoteerd met chemische amidoximgroepen die affiniteit hebben voor uranium. Stanford-onderzoekers hebben later de vezels geëlektrificeerd, waardoor meer radioactieve elementen werden opgevangen. Onlangs heeft het Pacific Northwest National Laboratory met een speciaal soort acrylgaren 5 gram Yellowcake (een uraniumpoeder) uit zeewater kunnen halen.

Toch zijn deze methoden niet voldoende om uranium op industriële schaal te oogsten, wat noodzakelijk is voor kerncentrales over de hele wereld. Het was een uitdaging om een ​​materiaal te vinden dat uranium kan opvangen zonder andere elementen op zee vast te houden.

Om deze moeilijkheden te overwinnen, hebben onderzoekers van de Australian Nuclear Science and Technology Organization (ANSTO), de Universiteit van New South Wales en andere collega's zich tot gelaagde dubbele hydroxiden (LDH) gewend. Deze relatief eenvoudig te maken materialen bestaan ​​uit lagen positief en negatief geladen ionen. Het team heeft deze LDH's gedoteerd met verschillende chemicaliën, waaronder neodymium, terbium en europium, ze in zeewater gedrenkt en de resultaten geanalyseerd met behulp van verbeterde beeldvorming met röntgenabsorptiespectroscopie.

De onderzoekers ontdekten dat wanneer neodymium werd gecombineerd met LDH, de resulterende verbinding uranium uit zeewater kon vangen, evenals meer dan tien andere, meer overvloedige elementen. Deze omvatten natrium, calcium, magnesium en kalium, en zijn ongeveer 400 keer zo overvloedig aanwezig als uranium. Deze selectiviteit, samen met de lage productiekosten van LDH-gedoteerde materialen, draagt ​​in grote mate bij aan de mogelijkheid van grootschalige oogst van uranium uit zeewater, zeggen de onderzoekers.

"Deze bevindingen tonen aan dat dopingtechnologie van LDH een eenvoudige, efficiënte manier biedt om de selectiviteit te controleren en adsorbentia te produceren die scheidingen kunnen uitdagen, zoals de extractie van uranium uit zeewater", schreven de onderzoekers in het onderzoek, dat als coverstory is gepubliceerd in het tijdschrift Energy Advances.