Китайцы создали микродвигатель для извлечения урана из морской воды

Океан содержит урана в тысячу раз больше, чем все известные сухопутные месторождения.

Денис БородовскийАвтор новостей

Исследователи из Цинхайского института Солт-Лейкс (Китайская академия наук) разработали микромотор на основе металлоорганического каркаса (MOF), который под воздействием света и перекиси водорода движется в воде, активно захватывая ионы урана. Частицы диаметром около 2 мкм (тоньше человеческого волоса) перемещаются со скоростью до 7 мкм/с, а под светом ускоряются почти вдвое.

В лабораторных испытаниях они извлекли до 406 мг урана на грамм материала, преобразуя его в стабильную минеральную форму. В океане растворено около 4,5 миллиардов тонн урана, но его сверхнизкая концентрация делает традиционную добычу нерентабельной. Новая технология активного сбора может изменить стратегию обеспечения ядерным топливом.

Традиционные адсорбенты для извлечения урана полагаются на пассивный контакт с водой. Китайская команда под руководством Юнцюаня Чжоу создала пористые губчатые частицы, которые при добавлении небольшого количества перекиси водорода генерируют движущую силу — фактически, это микродвигатель. Дополнительное облучение светом (в том числе солнечным) ускоряет частицы, обеспечивая активную навигацию к ионам урана.

В контролируемых экспериментах система продемонстрировала поведение, напоминающее биологическую динамику «хищник-жертва»: активные микромоторы охотились за пассивными коллоидными частицами, адаптируя движение в зависимости от концентрации «топлива» и демонстрируя роевое взаимодействие.

Пекин рассматривает океан как альтернативный источник урана для своей быстрорастущей атомной энергетики. Страна пока зависит от импорта, поэтому технологии добычи из морской воды становятся вопросом энергетической безопасности. Микромоторы MOF предлагают принципиально иной подход: не стационарные сорбенты, а подвижные микроскопические сборщики, которые сами находят цель.

Руководитель группы Чжоу подчеркивает, что технология находится на начальной стадии. Пока микромоторы эффективны только в средах с высокой соленостью (например, в соленых озерах), а для работы в открытом океане требуются дальнейшие инженерные решения. Также предстоит решить проблему масштабируемости — от лабораторных граммов к промышленным тоннам.

Тем не менее, сама концепция «активного» извлечения открывает путь для сбора не только урана, но и других стратегических элементов (рубидий, цезий). Если ученые смогут повысить устойчивость микромоторов в обычной морской воде и удешевить их производство, человечество получит практически неисчерпаемый источник ядерного топлива. 

Читайте также нашу статью о том, как в глубинах океана нашли скрытую угрозу Земле.

ХимияПоделиться