Gli oceani contengono più di 4 miliardi di tonnellate di uranio. Una quantità sufficiente a soddisfare il fabbisogno energetico globale per i prossimi 10.000 anni se solo potessimo catturare l’elemento dall’acqua di mare per alimentare le centrali nucleari.
Materiali che trattengono l’uranio
Per decine d’anni i ricercatori di tutto il mondo hanno cercato di estrarre l’uranio dagli oceani, ma con scarso successo. Negli anni ’90, gli scienziati della Japan Atomic Energy Agency (JAEA) hanno aperto la strada ai materiali che trattengono l’uranio mentre è bloccato o adsorbito sulle superfici del materiale immerso nell’acqua di mare.
Per chi non ricordasse bene il concetto di adsorbimento, si tratta di una proprietà fisico-chimica dei solidi e dei liquidi che consiste nel trattenere o concentrare sulla propria superficie atomi, molecole o ioni di altre sostanze solide e fluide a contatto con la superficie stessa. Si contrappone con l’assorbimento che comporta invece la penetrazione di sostanze fluide nella massa di un solido o di un liquido.
5 anni di ricerche per mettere a punto nuovi adsorbenti
Nel 2011, il Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti (DOE) ha avviato uno studio per capire come fare ad estrarre economicamente uranio dall’acqua di mare. In 5 anni questo team di ricercatori ha sviluppato nuovi adsorbenti che riducono il costo dell’estrazione dell’uranio dall’acqua di mare da tre a quattro volte.
Attualmente, tutte le competenze e gli sforzi per riuscire in questa impresa sono concentrati nel Fuel Resources Program dell’Office of Nuclear Energy del DOE. È qui che stanno lavorando scienziati di tutto il mondo, compresi ricercatori in Cina e Giappone nell’ambito di accordi con l’Accademia Cinese delle Scienze e con la JAEA (Japan Atomic Energy Agency).
La sintesi di un materiale che è superiore nell’adsorbire l’uranio dall’acqua di mare ha richiesto un gruppo multidisciplinare e multi-istituzionale. Per questo, hanno preso parte alla ricerca chimici, scienziati computazionali, ingegneri chimici, scienziati marini ed economisti. Gli studi computazionali hanno fornito informazioni sui gruppi chimici che legano selettivamente l’uranio. Quelli termodinamici hanno fornito informazioni sulla chimica dell’uranio e sulle specie chimiche rilevanti nell’acqua di mare. Gli studi cinetici hanno scoperto i fattori che controllano la velocità con cui l’uranio nell’acqua di mare si lega all’adsorbente.
L’energia nucleare diventerà sostenibile?
Comprendere le proprietà dell’adsorbente nell’acqua di mare è fondamentale per sviluppare adsorbenti più economici e prepararli ad afferrare quanto più uranio possibile.
Se fosse disponibile una fonte di combustibile nucleare economicamente valida e sicura, come lo sono le acque degli oceani, l’energia nucleare sarebbe una fonte di energia davvero sostenibile.
Per chi fosse interessato ai più recenti progressi in questo settore, troverà tutti gli articoli più importanti sulla rivista Industrial & Engineering Chemistry Research dell’American Chemical Society (ACS).
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