Sensacija energetikoje: atrasta „kišenė“, kuri gaudo uraną kaip magnetas

Valstybės, planuojančios ilgalaikį perėjimą prie švarios energetikos, vis dažniau renkasi branduolinę energetiką kaip patikimą, mažai anglies dioksido išskiriantį elektros energijos šaltinį.

Tačiau ši sritis susiduria su rimta problema – mažėjančiomis urano atsargomis. Ypač tai aktualu kalbant apie izotopą uraną-235, kuris naudojamas kaip pagrindinis kuras daugumoje branduolinių reaktorių. Esant dabartiniam vartojimo tempui, žinomi urano ištekliai žemėje gali patenkinti poreikius tik keliems artimiausiems dešimtmečiams.

Dėl šių priežasčių mokslininkai vėl ėmėsi tyrinėti galimybę išgauti uraną iš jūros vandens. Okeanuose yra apie 4,5 mlrd. tonų šio elemento, tačiau jo koncentracija vandenyje yra itin maža.

Ieškodami sprendimo, Veifango universiteto tyrėja Xishi Tai ir Šiaurės Kinijos elektros energetikos universiteto mokslininkas Zhenli Sun sukūrė visiškai naują medžiagų tipą. Jie pristatė sulfoninių kovalentinių organinių gardelių (S-COF) šeimą. Mokslininkai dėmesį skyrė ne tik cheminei sudėčiai, bet ir tam, kaip medžiagos vidiniai sluoksniai išsidėsto vienas kito atžvilgiu.

Komanda pasirinko AB tipo struktūrą, kurioje sulfonų grupės suformuoja keturių taškų „kišenę“, gebančią stabiliai prisijungti urano jonus. Tai pasirodė žymiai efektyviau nei tradicinė AA struktūra, pasižyminti daug silpnesniu selektyvumu. Dėl to naujoji medžiaga uraną prisijungė tūkstančius kartų efektyviau.

Bandymų su natūraliu jūros vandeniu metu per vieną dieną pavyko išgauti 31,5 mg urano iš 1 g sorbento – tai iki šiol didžiausias pasiektas rezultatas. Be to, medžiaga sėkmingai ignoravo vanadžio jonus, kurie paprastai trukdo urano išgavimo procesams.