חומר חדש עשוי לשמש להפקת אורניום ממי ים בצורה יעילה יותר, כך עולה ממחקר חדש.
האוקיינוסים בעולם מכילים כמעט פי אלף יותר אורניום מאתודות קונבנציונליות, וחוקרים השקיעו עשרות שנים בניסיון לפתח דרך יעילה להפקתו. מומחים אומרים שחשוב לפתח טכנולוגיה כזו מכיוון שהיא יכולה לשמש ביטוח למקרה שאי פעם אספקת אורניום לכורים גרעיניים תצטמצם.
המערכת המתקדמת ביותר כיום משתמשת בסיבי פלסטיק עם קבוצות כימיות קושרות אורניום המושתלות על פני השטח שלהם. כעת, חוקרים בראשותוונבין לין, פרופסור לכימיה באוניברסיטת צפון קרולינה בצ'פל היל, תכננו מסגרת מתכת אורגנית (MOF) לאיסוף יונים נפוצים המכילים אורניום המומסים במי ים. בבדיקות מעבדה, החומר היה לפחות פי ארבעה טוב יותר מהסופח הפלסטי הרגיל בשאיבת הדלק הגרעיני הפוטנציאלי ממי ים מלאכותיים.
מסגרות מתכת-אורגניות נחשבות למבטיחות מאוד עבור יישומים טכנולוגיים מסוימים, כולל אחסון גז והפרדה כימית. המבנה שלהם יכול להיות מכוון למטרות שונות. זה מאפשר להפוך אותם לנקבוביים במיוחד, וכתוצאה מכך שטחי פנים גבוהים מאוד - בסדר גודל גדול מזה של זאוליטים, חומר נקבובי שכבר נעשה בו שימוש בחומרים מסחריים רבים. וכמו פולימרים אורגניים, למסגרות מתכת-אורגניות יש משטחים שניתן לשנות כך שייקשרו למולקולות ספציפיות.
אחת הסיבות לכך שזה מאתגר לשאוב יונים המכילים אורניום ממי ים ביעילות היא שהם מתרחשים בריכוז נמוך במיוחד של שלושה חלקים למיליארד. השיטה המבוססת, שהודגמה בקנה מידה גדול למדי, כוללת הפלה של כמויות גדולות של סופג פלסטיק לתוך האוקיינוס והשארתו למשך מספר שבועות לפני שליפתו והוצאת אורניום. אבל האוקיינוס מכיל יונים רבים אחרים שיכולים להיקשר לסופח ולחסום את הצמדות האורניום.
החומרים המתקדמים ביותר, שניתן לעשות בהם שימוש חוזר מספר פעמים, יכולים למשוך בין שלושה לארבעה מיליגרם של אורניום לגרם פלסטיק בכל פעם שהם משתמשים בהם, אומרקוסטאס צוריס, חוקר במעבדה הלאומית של Oak Ridge שעובד על המערכת הזו.
במעבדה, ללא תחרות מיונים אחרים, החומר של לין אסף יותר מ-200 מיליגרם של אורניום לגרם סופח. זיקה זו לאורניום, אומר לין, נובעת מהתכנון המדויק של המבנה התלת מימדי של החומר. קבוצות כימיות אורגניות שנתפסות באורניום מסודרות בתוך הנקבוביות של המסגרת המתכת-אורגנית ליצירת "כיסים מחייבים", הוא אומר. המחקר פורסם בחודש שעבר בכתב העת של ה-Royal Chemical Societyמדע כימיה.
צוריס מכנה את התוצאות "מעודדות מאוד", אך מזהיר כי נותר לראות כיצד החומר יפעל בתנאים מציאותיים יותר. במי ים אמיתיים, שבהם יונים אחרים יתחרו על החיבור, החומר כנראה לא יפעל כמו בהדגמת המעבדה, אומראריך שניידר, פרופסור להנדסת גרעין וקרינה באוניברסיטת טקסס באוסטין, שגם לא היה מעורב במחקר החדש.
אף על פי כן, החומר החדש "מבטיח מאוד", אומר שניידר, פשוט משום שהוא הציג ביצועים טובים יותר ממה שעשו החומרים הזמינים הטובים ביותר בתנאים דומים.
אורניום שהושג בתהליך המסורתי כיום יעלה בין 1,000 ל-2,000 דולר לקילוגרם - בערך פי 10 עד 20 ממחיר השוק הנוכחי, אומר שניידר. (מחיר האורניום אכן עלה לסביבות $300 לקילוגרם לאחרונה כמו 2007.) התהליך החדש עשוי להוזיל את העלות באופן משמעותי.
לין חושב שאולי בסופו של דבר ניתן יהיה לפתח מסגרת מתכת אורגנית טובה לפחות פי כמה מהמערכת של היום. הוא בטוח שהמעבדה שלו יכולה לנצל את ה"התאמה" של חומרים היברידיים אלה כדי לשפר את הזיקה שלהם ליונים המכילים אורניום וכדי לטפל בחולשות שבדיקות נוספות עשויות לחשוף.
