Científicos de la Universidad Normal del Noreste de China han logrado utilizar agua de mar como fuente de uranio, un combustible esencial en la producción de energía en reactores nucleares. Este avance podría contribuir significativamente a la transición hacia una fuente de energía que no genere emisiones de carbono.
En medio de los esfuerzos globales por reducir gradualmente la dependencia de los combustibles fósiles, la energía nuclear se presenta como una opción confiable para respaldar la red eléctrica. Mientras que la fusión nuclear aún se encuentra en una etapa temprana de desarrollo y requiere más investigación, la fisión nuclear representa una opción conocida y escalable para la generación de energía.
[post_relacionado]La fisión nuclear es un proceso en el cual se libera energía en forma de calor al dividir un átomo más grande en múltiples átomos más pequeños.
Este calor generado puede transformarse en electricidad que se integra en la red eléctrica para contrarrestar las variaciones en la generación de energía renovable. La división de átomos de elementos más pesados, naturalmente inestables, es más sencilla. Dado que el uranio presenta este comportamiento, se convierte en la elección preferida como combustible en las instalaciones de fisión nuclear.
Uranio en el agua de mar
El uranio utilizado como combustible nuclear se extrae de sus yacimientos en diversas partes del mundo. Posteriormente, el metal debe someterse a un proceso de enriquecimiento para alcanzar el nivel necesario para su uso en una central nuclear.
A pesar de esto, la Agencia de Energía Nuclear estima que aproximadamente 4.500 millones de toneladas de uranio se encuentran disueltas en el agua del mar, una cantidad mil veces superior a la que se calcula que existe en los depósitos terrestres.
Este hallazgo podría representar una fuente prácticamente ilimitada de energía libre de carbono si se lograra aprovechar. En forma de iones de uranilo, el uranio disuelto en el agua de mar plantea un desafío, y los investigadores Rui Zhao y Guangshan Zhu de la Universidad Normal del Noreste de China se propusieron extraer estos iones y desarrollar un material que facilitara este proceso.
Obtención exitosa de uranio
Los científicos emplearon extracción electroquímica y una malla flexible tejida con fibras de carbono para producir los electrodos necesarios. Esta malla fue tratada con clorhidrato de hidroxilamina, lo que facilitó la incorporación de grupos amidoxima a la estructura. La porosidad de la malla permitió que los grupos amidoxima se alojaran y capturaran los iones de uranilo.
En los ensayos, utilizaron la malla recubierta como cátodo, mientras empleaban un ánodo de grafito y aplicaban una corriente eléctrica entre ellos. El resultado fue que los iones de uranio precipitaron en el cátodo, causando que la malla adquiriera un tono amarillo brillante.
Después de realizar pruebas de laboratorio, los científicos llevaron a cabo experimentos con su dispositivo utilizando agua de mar obtenida del mar de Bohai. A lo largo de un período de 24 días, los electrodos lograron extraer 12,6 miligramos de uranio por gramo de agua. De manera interesante, al sumergir la tela en agua que contenía iones de uranilo, también se permitió la recolección pasiva de átomos de uranio. No obstante, los investigadores observaron que el uso de la extracción electroquímica fue tres veces más eficiente que la acumulación natural.
Actualmente, los investigadores se encuentran trabajando en la expansión de su enfoque, con la esperanza de que los océanos a nivel mundial puedan convertirse pronto en fuentes de combustible nuclear. Los resultados de esta investigación fueron publicados en la revista ACS Central Science.
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Fuente: interestingengineering.com