Nachhaltiger Kernbrennstoff? Neue Methode zur Gewinnung von Uran aus dem Meer entwickelt!
Forscher haben ein Material entwickelt, das Uranionen im Vergleich zu anderen Methoden effektiv einfängt und damit die Tür zu einer umweltfreundlicheren Kernenergiequelle öffnet.
Die Erforschung neuer Energiequellen ist in der Wissenschaft ein "unerschöpfliches" Thema. Die meisten der Ressourcen, die wir derzeit zur Energiegewinnung nutzen, sind es jedoch nicht, was eine große Herausforderung auf dem Weg zur Entwicklung sauberer und nachhaltiger Energie darstellt.
Eine der Alternativen, die im Laufe der Geschichte erforscht wurden, ist die Kernenergie - mit Vor- und Nachteilen, wie alles im Leben - und dank der Fortschritte in der wissenschaftlichen Forschung und Innovation ist sie zu einem ernstzunehmenden Kandidaten geworden.
Dies haben Forscher der Northeast Normal University in China gezeigt, die ein Material zur nachhaltigen Gewinnung von Kernbrennstoff durch die elektrochemische Extraktion von Uranionen aus Meerwasser entwickelt haben.
Uran, der Rockstar der Kernenergie
Die Protagonisten dieser Geschichte sind das Meer, Uran und ein chemischer Prozess namens Elektrolyse. Um unser Gedächtnis aus dem Chemieunterricht ein wenig aufzufrischen, ist es wichtig, sich daran zu erinnern, dass diese Methode es ermöglicht, die Elemente einer Verbindung mithilfe von Elektrizität zu trennen.
Uran kommt in der Natur in fast allen Gesteinen, im Boden, in der Luft und im Meer vor und wird am häufigsten in Kernreaktoren verwendet, weil seine instabilen und radioaktiven Formen den Spaltprozess erleichtern, bei dem Energie in Form von Wärme und Elektrizität freigesetzt wird.
Derzeit wird das Uran, das in Kernkraftwerken verwendet wird, im Bergbau gewonnen, wo die Ressourcen begrenzt sind. Hier kommt das Meer mit all seinem Reichtum ins Spiel, um eine neue Alternative zu bieten.
Nach Angaben der Nuclear Energy Agency schwimmen in unseren Ozeanen 4,5 Milliarden Tonnen Uran in Form von gelösten Uranyl-Ionen. Diese Reserve ist mehr als tausendmal größer als die an Land vorhandene, aber wie können wir sie gewinnen und nutzen?
"Intelligente" Elektroden für effiziente Extraktion
Die Antwort liegt in der emblematischen Kreation dieser Forschung: flexible Elektroden. Diese Unterwasser-Uran-"Magneten" sind für die Anziehung und das Einfangen der im Meerwasser vorhandenen Ionen verantwortlich.
Stellen Sie sich das wie eine Schatzsuche vor. Wir wollen die Uran-Ionen einfangen, aber die Oberfläche der verfügbaren Materialien ist wie eine Ebene, es gibt nicht viele Stellen, an denen sie eingefangen werden können. Deshalb haben diese Wissenschaftler beschlossen, ein Elektrodenmaterial mit vielen Verstecken zu schaffen, wie mikroskopische Höhlen, um sie effizienter einzufangen.
Wie in dem in der Zeitschrift ACS Central Science veröffentlichten Artikel erläutert, verwendete das Team ein flexibles Gewebe aus Kohlenstofffasern und wandte eine chemische Behandlung an, um es für Uranionen "attraktiv" zu machen.
Hoffnungen auf einen nachhaltigen Kernbrennstoff
Obwohl der gesamte chemische Prozess viel komplexer ist als das, was Sie hier lesen können, geschieht die "Magie" (oder besser gesagt, die Wissenschaft), wenn ein elektrisches Feld an diese Elektroden angelegt wird , wo ein "chemischer Tanz" stattfindet, bei dem Uranionen reversibel in leuchtend gelbe Niederschläge umgewandelt werden.
Den Forschern zufolge bietet diese Arbeit eine wirksame Methode zur Abscheidung von Uran aus dem Meerwasser, so dass die Ozeane zu einem neuen Lieferanten von Kernbrennstoff werden könnten.
Die Idee, den unerschöpflichen Reichtum des Meerwassers zur Urangewinnung zu nutzen, könnte die Art und Weise, wie wir unsere Kernkraftwerke betreiben, revolutionieren. Diese Methode verspricht nicht nur ökologische Nachhaltigkeit, sondern verringert auch den Druck auf die traditionellen Quellen zur Urangewinnung.
Quellenhinweis:
Zhao R., Zhu.G., et all. Self-Standing Porous Aromatic Framework Electrodes for Efficient Electrochemical Uranium Extraction. ACS Central Science. (2023)