El uranio del agua del mar, uno de los factores en energía nuclear.

Existen trazas de uranio en el agua de mar, pero los esfuerzos para extraer ese ingrediente crítico para la energía nuclear han producido cantidades suficientes para hacerla una fuente viable para aquellos países que carecen de minas de uranio. Un método práctico para la extracción de ese uranio, que produce mayores cantidades en menor tiempo, podría ayudar a hacer de la energía nuclear una parte viable en la búsqueda de una energía libre de futuros carbonos.

La estudiosa postdoctoral Chong Liu examina un electrodo de carbono-amidoxima como parte de la investigación para mejorar la extracción de uranio del agua de mar. Crédito: L.A. Cicero

"Las concentraciones son pequeñas, del orden de un solo grano de sal disuelta en un litro de agua," dijo Yi Cui, una científico de materiales y coautora de un libro en Nature Energy "Pero los océanos son tan enormes que si podemos extraer estas trazas rentables, la oferta sería interminable".

Las formas alternativas de energía como la eólica o solar son fundamentales para reducir las emisiones de carbono del mundo. Mientras que están bajando los costos de la energía eólica  y solar, algunos expertos sostienen que la energía nuclear sigue siendo importante ya que puede activar y desactivar para que coincida con picos y valles en la demanda sin emisiones de carbono.

"Necesitamos energía nuclear como un puente hacia un futuro post-combustibles fósiles," dijo el profesor Steven Chu, un físico ganador del Premio Nobel y co-autor del artículo en Nature Energy. "La extracción de agua de mar le da a los países que no tienen uranio en tierra la seguridad que proviene de saber que tendremos la materia prima para satisfacer sus necesidades de energía".

Chu, un anterior Secretario de energía de Estados Unidos  que animó la investigación de extracción de agua de mar antes de dejar el Departamento de energía (DOE) para volver a Stanford, observó que la energía nuclear genera actualmente 20 por ciento de la electricidad de Estados Unidos y 13 por ciento en todo el mundo. Aun cuando los investigadores trabajan para mejorar la seguridad de los reactores y resolver los problemas de eliminación de residuos, él cree que una manera práctica para extraer el uranio del agua de mar es necesario para reducir la inseguridad de la energía de las Naciones que dependen de la energía nuclear pero falta uranio dentro de sus propias fronteras.

Extracción mejorada

Los resultados de Stanford se basan en años de investigación en Japón y China, así como por los científicos del DOE en Oak Ridge National Laboratory y el Pacific Northwest National Laboratory.

Los científicos han sabido por mucho tiempo que el uranio disuelto en el agua de mar se combina químicamente con el oxígeno para formar los iones uranilo con una carga positiva. la extracción de estos iones de uranilo consiste en sumergir las fibras plásticas que contienen un compuesto llamado amidoxime en agua de mar. Los iones uranilo esencialmente se pegan a la amidoxime. Cuando saturan a los filamentos, el plástico es tratado químicamente para liberar el uranilo, que entonces tiene que ser refinado para su uso en reactores como mineral de una mina.

Es lo práctico de este enfoque que depende de tres variables principales: cuánto uranilo se adhiere a las fibras; Qué tan rápido se pueden capturar iones; y cuántas veces las fibras pueden ser reutilizadas.

En el trabajo reciente, los investigadores de Stanford mejoraron en todas las tres variables: capacidad, velocidad y reutilización. Su avance clave fue crear uns fibra conductora híbrida en la  incorporación de carbono y amidoxime. Mediante el envío de pulsos de electricidad por la fibra, alteraron las propiedades de la fibra híbrida que  recaudaban más iones de uranilo.

Mejor, más rápido, más  vivido

El estudioso posdoctoral Chong Liu supervisó las pruebas de laboratorio que compararon las fibras híbridas de amidoxime-carbono de Stanford con las fibras de amidoxime de hoy. Probaron cuánto uranilo cada tipo de fibra podría llevar a cabo antes de llegar a la saturación. En estas pruebas encontraron que por el tiempo que se había saturada la fibra estándar amidoxime, las fibras de híbrido de amidoxime-carbono de Stanford habían absorbido ya 9 veces más uranilo y todavía no estaban saturadas. Además, la fibra electrificada capturó tres veces ḿas uranilo durante una prueba de 11 horas con agua de mar de Half Moon Bay, cerca de una hora de Stanford y tenía tres veces la vida útil de la amidoxime estándar.

"Tenemos mucho trabajo por hacer todavía, pero son grandes pasos hacia la practicidad", dijo Cui.

Chu destacó que la investigación sobre la extracción de agua de mar tiene que proceder en paralelo con desafíos de eliminación de residuos y seguridad de los reactores. "Durante gran parte de este siglo, una fracción de la electricidad deberá proceder de fuentes que podemos encender y apagar. "Creo que la energía nuclear debe ser parte de esa mezcla, y garantizar el acceso al uranio es parte de la solución a la energía libre de carbono, dijo.