La planta de energía nuclear de Tianwan en la costa del Mar Amarillo en China
Xinhua/Alamy
Los investigadores chinos han desarrollado una tecnología extremadamente eficiente en energía y de bajo costo para extraer uranio del agua de mar, una potencial bendición para las ambiciones de energía nuclear del país. Actualmente, China lidera el mundo en la construcción de nuevas centrales nucleares, y apuntalar su suministro de uranio ayudará a estos esfuerzos.
Los océanos del mundo tienen un estimado de 4.500 millones de toneladas de uranio, más de 1000 veces disponibles para la minería, pero es extremadamente diluida. Los esfuerzos experimentales anteriores han cosechado el uranio del agua de mar al empaparse físicamente con esponjas artificiales o un material de polímero Inspirado por los vasos sanguíneos Patrones, o por el método electroquímico más eficiente y costoso para atrapar los átomos de uranio con campos eléctricos.
Shuangyin wang en la Universidad de Hunan en China y sus colegas han desarrollado una técnica electroquímica mejorada que es más barata y requiere menos energía que cualquier otra para usar con agua de mar. A diferencia de los sistemas electroquímicos típicos, que solo extraen átomos de uranio del agua en el electrodo positivo, su dispositivo contiene dos electrodos de cobre, uno positivo y otro negativo, que pueden recolectar uranio.
Este enfoque pudo extraer el 100 por ciento de los átomos de uranio de una solución salada de agua de mar en 40 minutos. En comparación, algunos métodos de adsorción física extraen menos del 10 por ciento del uranio disponible.
El sistema es “muy innovador” y “un paso significativo en comparación con … métodos de extracción de uranio existentes”, dice Shengqian MA en la Universidad del Norte de Texas, que no estuvo involucrado en la nueva investigación.
Cuando se analizó con pequeñas cantidades de agua de mar natural, aproximadamente 1 litro que atraviesa el sistema en cualquier momento, el nuevo método pudo extraer el 100 por ciento del uranio del agua del mar de China Oriental y el 85 por ciento del agua de mar de China del Sur. En el último caso, los investigadores también lograron una extracción del 100 por ciento con electrodos más grandes.
Los experimentos también mostraron que la energía requerida era más de 1000 veces menor que otros métodos electroquímicos. Todo el proceso costó alrededor de $ 83 por kilogramo de uranio extraído. Eso es dos veces más barato que los métodos de adsorción física, que cuestan alrededor de $ 205 por kilogramo, y cuatro veces más baratos que los métodos electroquímicos anteriores, que cuestan $ 360 por kilogramo.
Escalar el tamaño y el volumen de los nuevos dispositivos, junto con potencialmente apilarlos o conectarlos juntos, podría conducir a la “industrialización de la extracción de uranio del agua de mar en el futuro”, escribieron los investigadores. Dada una prueba de 58 horas en 100 litros de agua de mar, su matriz experimental más grande extrajo más del 90 por ciento del uranio disponible.
Una de las manifestaciones anteriores más exitosas de cosecha de uranio del agua de mar se produjo en la década de 1990, cuando la Agencia de Energía Atómica de Japón extrajo un kilogramo del elemento del océano utilizando un método de adsorción física. Eso estableció un hito que ha inspirado a los investigadores académicos y de la industria chinos desde entonces.
En 2019, una compañía nuclear estatal china se asoció con institutos de investigación para formar la Alianza de Innovación de Tecnología de Extracción de Uranio de Agua Sea. Esta organización tiene como objetivo construir una planta de demostración para 2035 y lograr una producción industrial en curso para 2050, según el Post de la mañana del sur de China.
“Desde una perspectiva de ingeniería, todavía queda un largo camino por recorrer antes de implementar este método y cualquier método basado en electroquímico para la extracción de uranio a gran escala del agua de mar”, dice MA.
La mitad de los proyectos de reactores nucleares actualmente en construcción se encuentran en China. El país está en camino de superar a los Estados Unidos y la Unión Europea en total capacidad de energía nuclear instalada para 2030, según el Agencia Internacional de Energía.
Pero la industria nuclear de China también importa la mayor parte del uranio que utiliza. Por lo tanto, cualquiera que pueda extraer económicamente del agua de mar será más que bienvenido.
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