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Un nuevo material promete extraer uranio del agua de mar
Un nuevo material podría potencialmente usarse para extraer uranio del agua de mar de manera más eficiente, sugiere una nueva investigación.
Los océanos del mundo contienen casi mil veces más uranio que las reservas convencionales, y los investigadores han pasado décadas tratando de desarrollar una forma eficiente de extraerlo. Los expertos dicen que es importante desarrollar dicha tecnología porque podría servir como seguro en caso de que los suministros de uranio para los reactores nucleares escaseen alguna vez.
El sistema más avanzado de la actualidad emplea fibras plásticas con grupos químicos que se unen al uranio injertados en su superficie. Ahora, los investigadores dirigidos por Wenbin Lin , profesor de química en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, han diseñado un marco metal-orgánico (MOF) para recolectar iones comunes que contienen uranio disueltos en agua de mar. En las pruebas de laboratorio, el material fue al menos cuatro veces mejor que el adsorbente plástico convencional para extraer el combustible nuclear potencial del agua de mar artificial.
Las estructuras metalorgánicas se consideran muy prometedoras para determinadas aplicaciones tecnológicas, incluido el almacenamiento de gases y la separación química. Su estructura se puede ajustar para diferentes propósitos. Esto permite que se vuelvan extremadamente porosos, lo que da como resultado áreas superficiales muy altas, un orden de magnitud mayor que el de las zeolitas, un material poroso que ya se usa en muchos adsorbentes comerciales. Y al igual que los polímeros orgánicos, las estructuras organometálicas tienen superficies que pueden modificarse para unirse a moléculas específicas.
Una de las razones por las que es difícil extraer iones que contienen uranio del agua de mar de manera eficiente es que se encuentran en una concentración extremadamente baja de tres partes por mil millones. El método establecido, que se ha demostrado a una escala bastante grande, implica dejar caer grandes cantidades de adsorbente plástico en el océano y dejarlo durante varias semanas antes de recuperarlo y retirar el uranio. Pero el océano contiene muchos otros iones que pueden unirse al adsorbente y evitar que el uranio se adhiera.
Los materiales más avanzados, que pueden reutilizarse varias veces, pueden extraer entre tres y cuatro miligramos de uranio por gramo de plástico cada vez que se usan, dice Costas Tsouris , investigador del Laboratorio Nacional de Oak Ridge que está trabajando en ese sistema.
En el laboratorio, sin competencia de otros iones, el material de Lin recolectó más de 200 miligramos de uranio por gramo de adsorbente. Esta afinidad por el uranio, dice Lin, se debe al diseño preciso de la estructura tridimensional del material. Los grupos químicos orgánicos que se adhieren al uranio están dispuestos dentro de los poros del marco metal-orgánico para formar bolsas de unión, dice. La investigación fue publicada el mes pasado en la revista de la Royal Chemical Society. Ciencia química .
Tsouris considera que los resultados son muy alentadores, pero advierte que queda por ver cómo funcionará el material en condiciones más realistas. En agua de mar real, donde otros iones competirían para unirse, el material probablemente no funcionaría tan bien como en la demostración de laboratorio, dice Erich Schneider , profesor de ingeniería nuclear y de radiación en la Universidad de Texas en Austin, que tampoco participó en la nueva investigación.
No obstante, el nuevo material es muy prometedor, dice Schneider, simplemente porque se desempeñó mejor que los mejores materiales disponibles en condiciones similares.
El uranio obtenido utilizando el proceso tradicional hoy en día costaría entre $ 1,000 y $ 2,000 por kilogramo, alrededor de 10 a 20 veces el precio actual del mercado, dice Schneider. (Sin embargo, el precio del uranio subió a alrededor de $ 300 por kilogramo en 2007). El nuevo proceso podría reducir ese costo de manera significativa.
Lin cree que eventualmente será posible desarrollar un marco metalorgánico que sea al menos varias veces mejor que el sistema actual. Él confía en que su laboratorio puede aprovechar la capacidad de sintonización de estos materiales híbridos para mejorar su afinidad por los iones que contienen uranio y para abordar las debilidades que pueden exponer las pruebas adicionales.