Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã phát triển một loại vật liệu mới, lấy cảm hứng từ các mạng lưới mạch máu, có thể chiết xuất uranium từ nước biển nhiều hơn 20 lần so với các phương pháp khác.
Uranium – một nguyên tố phóng xạ tự nhiên, thường được sử dụng để cung cấp nhiên liệu cho các nhà máy điện hạt nhân. Khi nhu cầu điện hạt nhân tăng lên trên toàn cầu, nhu cầu về uranium cũng ngày càng cao.
Nguyên tố này là nguồn tài nguyên hữu hạn, vì vậy các nhà khoa học thường tìm cách tiếp cận bền vững khi khai thác nguyên tố này. Theo ước tính, các đại dương được ước tính chứa hơn 4,5 tỷ tấn uranium, gấp khoảng 1.000 lần so với trữ lượng trên đất liền. Việc khai thác uranium từ nguồn nước biển có thể được xem là một phương pháp lâu dài hơn.
Tuy nhiên, nồng độ uranium trong nước biển rất thấp, chỉ khoảng 3,3 microgam/lít, khiến việc khai thác từ đại dương trở nên khó khăn và tốn kém hơn nhiều so với khai thác từ lòng đất.
Các nhà khoa học đã nhìn thấy tiềm năng sử dụng uranium ở đại dương để làm nhiên liệu cho năng lượng hạt nhân vào những năm 1950, nhưng phải đến những năm 1980, các nhà nghiên cứu Nhật Bản mới phát triển cách chiết xuất bằng cách sử dụng một hợp chất hóa học gọi là amidoxime để liên kết với các hạt uranium trôi nổi.
Nghiên cứu mới do các nhà khoa học tại Viện Kỹ thuật hóa học và vật lý liên kết với Học viện Khoa học Trung Quốc đã tập trung vào việc cải thiện khả năng hấp phụ của hợp chất này. Phát hiện của họ đã được công bố trên tạp chí Nature Sustainability vào cuối tháng 11, theo South China Morning Post.
Các nhà khoa học đã tạo ra một lớp màng xốp được mô phỏng theo các mảnh vỡ có trong tự nhiên, tương tự như các mạch máu. Họ phát hiện ra rằng loại màng này khi được bão hòa trong amidoxime sẽ giúp chiết xuất uranium hiệu quả hơn đáng kể so với các vật liệu khác được sử dụng trước đây, với khả năng hấp phụ cao hơn 20 lần.
“Các phần đứt gãy như mạch máu có mặt khắp nơi trong các hệ thống sinh học. Chúng cho phép trao đổi và chuyển hóa các chất một cách tối ưu. Điều này đã truyền cảm hứng cho chúng tôi trong việc thiết kế các chất hấp phụ mới” – tiến sĩ Yang Linsen, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.
Trong khoảng thời gian 4 tuần, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng 1 gam màng lọc chiết xuất được tới 9,03 miligam uranium từ nước biển tự nhiên – một trong những sản lượng cao nhất khi sử dụng phương pháp màng.
Biến đổi khí hậu đã thúc đẩy sự phát triển điện hạt nhân ở nhiều nước, đặc biệt là ở Trung Quốc. Quốc gia này có khoảng 50 gigawatt công suất hạt nhân được lắp đặt vào cuối năm ngoái, với 18,5GW đang được xây dựng. Bắc Kinh có kế hoạch lắp đặt 120GW công suất hạt nhân vào năm 2030 – tương đương 8% sản lượng điện của Trung Quốc, tăng so với 5% của năm ngoái.
