Nowa chińska metoda pozyskiwania uranu z wody morskiej

Woda morska zawiera wszystkie pierwiastki występujące w skorupie ziemskiej – choć zazwyczaj w bardzo małych stężeniach. Przykładowo, średnie stężenie uranu to 3,3 części na miliard. Mimo to, globalna ilość rozpuszczonego w oceanach uranu przekracza 4,5 miliarda ton – ponad 1000 razy więcej niż zasoby dostępne w lądowych złożach. Taka ilość mogłaby zasilić wszystkie elektrownie jądrowe na świecie przez bardzo długi czas. Problemem jest jednak skuteczne wydobycie uranu przy tak niskim stężeniu.

Wśród różnych metod ekstrakcji, takich jak wykorzystanie specjalnych gąbek, największy potencjał wykazuje technika elektrochemiczna. Dotąd była jednak zbyt energochłonna, mało wydajna i słabo selektywna.

Przełomowa technika elektrochemiczna z Chin

Zespół pod kierownictwem Shuangyin Wanga z Hunan University opracował ulepszoną metodę elektrochemiczną, która jest zarówno tańsza, jak i mniej energochłonna. W odróżnieniu od konwencjonalnych systemów, które wytrącają uran tylko przy jednej (dodatniej) elektrodzie, nowa metoda wykorzystuje dwie elektrody miedziane – dodatnią i ujemną – co pozwala wytrącać uran po obu stronach.

Nowatorski „bipolarny system elektrochemicznej ekstrakcji uranu” (EUE) łączy katodową bezpośrednią elektroredukcję oraz anodową, wspomaganą elektrochemicznie redukcję uranu. System działa przy niskim napięciu (0,6 V) i osiąga niemal 100-procentową wydajność w szerokim zakresie stężeń uranu.

W porównaniu z fizyczną adsorpcją, która zwykle pozwala odzyskać mniej niż 10% uranu, nowa metoda wykazuje wyraźną przewagę. Charakteryzuje się wysoką selektywnością (ponad 85,3%), stabilnością (45 cykli użytkowania), umiarkowanym zużyciem energii (1944 kWh/kg uranu) i dwukrotnie niższym kosztem pozyskania (ok. 83 USD/kg).

Skuteczność testów na wodzie morskiej

System EUE został przetestowany na naturalnej wodzie morskiej w małej skali – około 1 litr w obiegu – osiągając 100-procentową ekstrakcję uranu z wody Morza Wschodniochińskiego i 85% z wody Morza Południowochińskiego. W przypadku zastosowania większych elektrod, udało się również osiągnąć 100% wydobycia z tej drugiej próbki.

Nowa technologia może znacząco wpłynąć na rozwój chińskiej energetyki jądrowej. Chiny są obecnie światowym liderem w budowie nowych reaktorów jądrowych – niemal połowa z nich powstaje właśnie tam. Obecnie kraj ten importuje tysiące ton uranu, głównie z Kazachstanu, ale też z Kanady, Australii i Namibii.

Rozwój energetyki jądrowej w Chinach może paradoksalnie zmniejszyć zagrożenie promieniotwórcze. Węgiel wydobywany w tym kraju zawiera często tak duże ilości uranu, że popiół z jego spalania nie nadaje się do produkcji betonu wykorzystywanego w budownictwie mieszkaniowym.