Cas: фрактальна геометрія нового матеріалу дозволяє видобувати в 20 разів більше урану з морської води

32

За оцінками агентства з ядерної енергії, в океанах міститься не менше чотирьох мільярдів тонн урану, що приблизно в 500 разів перевищує кількість урану, що міститься в сухопутних родовищах. Однак видобуток і витяг цього урану з моря до цих пір були важкоздійснюваними завданнями.

Лінсен ян з китайської академії наук в пекіні (chinese academy of sciences – cas) і його колеги створили полімерну мембрану, що нагадує систему кровоносних судин, і доповнили її матеріалом, просоченим з’єднанням під назвою амідоксим дозволяє зв’язувати іони урану. Таким чином, вони розробили новий матеріал, який може поглинати в 20 разів більше урану з морської води, ніж його аналоги.

Щоб визначити наявність урану в інноваційному матеріалі, команда використовувала рентгенівську фотоелектронну спектроскопію. Фахівці також виявили, що матеріал, насичений ураном, можна очистити соляною кислотою, видаливши 98 відсотків металу. Також з’ясувалося, що нова технологія дозволяє використовувати матеріал багаторазово протягом тривалого часу, що значно знижує витрати на видобуток урану.

Vfka / istock

Вчені розповіли про те, що на створення цього матеріалу їх надихнула геометрія кровоносних судин ссавців. “за аналогією з фрактальною структурою в живій природі ми створили ієрархічну пористу мембрану на основі полімеру, здатну затримувати уран в морській воді”.

“використання біоміметичної мембрани значно прискорять процес дифузії і дозволяє в 20 разів підвищити адсорбційну здатність урану у водному розчині в порівнянні зі звичайною мембраною”, – повідомляють фахівці в своєму звіті.

Дослідники розглядали можливість вилучення урану з океанів з часів другої світової війни. Однак, оскільки видобуток урану на суші вже активно вівся, вчені відмовилися від цієї ідеї і зосередилися на вивченні вже перевірених методів видобутку урану.

Однак процес видобутку урану з океану не пов’язаний з тими ж екологічними проблемами, з якими стикаються наземні уранові рудники. Видобуток урану в океані не вимагає риття або руйнування землі. Найімовірніше, смуги поглинаючого матеріалу будуть просто укладені уздовж дна океану. Природного течії води буде достатньо, щоб наситити мембрану ураном.

Технологія нова, але перші результати багатообіцяючі. Необхідний подальший розвиток, щоб знизити виробничі витрати і, нарешті, дозволити світу видобувати ядерне паливо з океану і забезпечувати потреби людства в електроенергії.

схема біоінспірованої ієрархічної пористої мембрани

A) ієрархічні мережі кровоносних судин в живих організмах.

B) модель на основі розгалужених трубок, створена на основі кровоносної системи ссавців. Збільшення числа розгалужень при зменшенні діаметра гілок дозволяє ефективно переносити речовини при низьких витратах енергії.

C) схематична ілюстрація фрактальної пористої мембрани на основі біоінспірованого матеріалу

D) принцип роботи ієрархічної пористої мембрани для поглинання урану. Застосування амідоксиму забезпечує особливі місця зв’язування.