Oak Ridge ontwikkelt een verbeterde manier om uranium uit zeewater te winnen

Anonim

Oak Ridge ontwikkelt een verbeterde manier om uranium uit zeewater te winnen

Wetenschap

David Szondy

23 augustus 2012

Een schijf van zeer verrijkt uranium van de Y-12 National Security Complex Plant

De geschatte uraniumreserves van de wereld zijn slechts 6 miljoen ton en met de groeiende vraag naar betrouwbare energie die geen broeikasgassen uitstoot en die leidt tot steeds meer kerncentrales die worden gebouwd, duurt die levering mogelijk niet erg lang. Sommige schattingen plaatsen de tijd voordat al het uranium is verdwenen tussen 50 en 200 jaar. De oceanen van de wereld bevatten echter 4, 5 miljard ton uranium opgelost in zeewater. Dat is genoeg om iets in de orde van 6.500 jaar mee te maken. Het lastige stukje is om het te laten gebeuren, maar een team bij Oak Ridge National Laboratory, Tennessee is een stap dichterbij gekomen om uranium economisch uit zeewater te halen met een nieuw materiaal dat veel efficiënter is dan de vorige methoden.

Sinds het werd geleerd hoeveel edelmetaal is opgelost in zeewater, hebben wetenschappers, ingenieurs, visionairs en oplichters gedroomd over manieren om het te extraheren. In de jaren twintig sierde de populaire wetenschapsredacteur Hugo Gernsback de omslagen van zijn tijdschriften met fantasievolle drijvende fabrieken die reusachtige goudblaadjes uit de zilte diepte haalden. Sinds de jaren zestig hebben bijna een dozijn landen manieren bestudeerd om de droom werkelijkheid te laten worden. De Japanners zijn bijzonder succesvol geweest met het Japan Atomic Energy Research Institute dat enig succes heeft met het winnen van uranium met behulp van matten geweven polymeervezels in 2002, maar tegen een kostprijs die driemaal de marktprijs van het metaal op dat moment bedroeg. Dat is het fundamentele probleem - je kunt het metaal eruit halen, maar het kost meer dan het waard is.

Nu werkt een team van Oak Ridge eraan om die kosten omlaag te brengen door een efficiëntere extractiemethode te bedenken. De aanpak van het Oak Ridge-team is gebaseerd op hun onderzoek naar hoe plastic en chemische groepen met elkaar verbonden zijn. Hieruit concludeerden ze dat het mogelijk was om de uraniumextraherende eigenschap van de uraniumminnende amidoxim-chemische groepen te verbeteren in hun herbruikbare adsorbens met hoge capaciteit, dat ze combineerden met een polyethyleenvezels uit een groot oppervlak van een bedrijf uit Florida. Deze vezels hebben een kleine diameter met grote oppervlakken en een verscheidenheid aan vormen. Door de maat en vorm van de vezels aan te passen, neemt hun adsorptiecapaciteit toe. De vezels worden gebombardeerd met straling, die reageren met chemicaliën die een hoge affiniteit hebben voor bepaalde metalen. Het resultaat is een kleine uraniumspons.

Het gebruik van het materiaal, Hicap genaamd, is gewoon een kwestie van onderdompelen in zeewater. Terwijl het in het water zit, grijpt het materiaal naar de uraniumionen en zet het af op het oppervlak van de vezels. Zodra een voldoende hoeveelheid uraan is geadsorbeerd, wordt het materiaal verwijderd en het metaal met zuur geëxtraheerd. "We hebben aangetoond dat onze adsorbentia vijf tot zeven keer meer uranium kunnen extraheren bij opnamesnelheden die zeven keer sneller zijn dan 's werelds beste adsorbentia, " zei Chris Janke, een van de uitvinders en een lid van Oak Ridge ' s Materials Science and Technology Division. HiCap is ook herbruikbaar omdat het na het extractieproces kan worden geregenereerd met kaliumhydroxide.

De resultaten van het Oak Ridge-team werden geverifieerd door onderzoekers van Pacific Northwest National Laboratory 's Marine Sciences Laboratory in Sequim, Washington, en werden op de laatste bijeenkomst van de Wednesday Chemical van de American Chemical Society in Philadelphia gepresenteerd. Het materiaal is nog ver verwijderd van het maken van uranium zo gewoon als ruwijzer, maar het laat wel zien dat het extraheren van het uit de oceanen niet langer een droom is.

Bronnen: Oak Ridge National Laboratory, Pacific Northwest National Laboratory

Een schijf van zeer verrijkt uranium van de Y-12 National Security Complex Plant