La extracción de uranio del agua de mar como otra fuente de combustible nuclear

Los océanos cubren la mayor parte de la superficie terrestre y albergan un número asombroso de formas de vida, pero también son el hogar de una población diluida de iones de uranio. Y, si conseguimos extraer estos iones concretos del agua, podrían ser una fuente de combustible sostenible para generar energía nuclear. Investigadores que publican en ACS Central Science han desarrollado un material para utilizar con extracción electroquímica que atrae los iones de uranio difíciles de obtener del agua de mar con más eficacia que los métodos existentes. 

Los reactores nucleares liberan la energía almacenada de forma natural que se encuentra en el interior de un átomo y la convierten en calor y electricidad, rompiendo literalmente el átomo, un proceso conocido como fisión. El uranio se ha convertido en el elemento favorito para este proceso, ya que todas sus formas son inestables y radiactivas, lo que facilita su división. Actualmente, este metal se extrae de las rocas, pero los yacimientos de mineral de uranio son finitos. Sin embargo, la Agencia de Energía Nuclear calcula que 4500 millones de toneladas de uranio flotan en nuestros océanos en forma de iones de uranilo disueltos. Esta reserva es más de 1000 veces superior a la existente en tierra. Sin embargo, la extracción de estos iones ha demostrado ser un reto, ya que la superficie de los materiales para hacerlo no es lo suficientemente extensa para atrapar los iones con eficacia. Así pues, Rui Zhao, Guangshan Zhu y sus colegas querían desarrollar un material de electrodo con muchos recovecos microscópicos que pudiera utilizarse en la captura electroquímica de iones de uranio del agua de mar. 

Para crear los electrodos, el equipo comenzó con una tela flexible tejida con fibras de carbono. Recubrieron la tela con dos monómeros especializados que luego polimerizaron. A continuación, trataron la tela con clorhidrato de hidroxilamina para añadir grupos amidoxima a los polímeros. La estructura natural y porosa de la tela creó muchas bolsas diminutas en las que la amidoxima podía anidar y atrapar fácilmente los iones de uranilo. En los experimentos, los investigadores colocaron la tela recubierta como cátodo en agua de mar natural o enriquecida con uranio, añadieron un ánodo de grafito e hicieron circular una corriente cíclica entre los electrodos. Con el tiempo, se acumularon precipitados amarillos brillantes a base de uranio en la tela del cátodo.  

En las pruebas realizadas con agua de mar recogida en el mar de Bohai, los electrodos extrajeron 12,6 miligramos de uranio por gramo de material cubierto y activo durante 24 días. La capacidad del material recubierto era superior a la de la mayoría de los demás materiales extractores de uranio probados por el equipo. Además, el uso de la electroquímica para atrapar los iones fue unas tres veces más rápido que dejar que se acumularan de forma natural en las telas. Los investigadores afirman que este trabajo ofrece un método eficaz para capturar uranio del agua de mar, por lo que los océanos podrían convertirse en nuevos proveedores de combustible nuclear. 

Los autores agradecen la financiación del Programa Nacional Clave de I+D de China, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, el Proyecto del Departamento de Educación de la Provincia de Jilin, la Fundación de Ciencias Naturales del Departamento de Ciencia y Tecnología de la Provincia de Jilin, los Fondos de Investigación Fundamental para las Universidades Centrales y el proyecto “111”. 

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Corrección: (18 Dic., 2023) En el cuarto párrafo, “por gramo de agua” deber ser “por gramo de material cubierto y activo.” Se realizó una edición en el comunicado de prensa para corregir esta información.

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