A maior parte da superfície da Terra é coberta por oceanos, que sustentam todos os tipos de vida. Curiosamente, estas enormes massas de água também contêm distribuições diluídas de iões de urânio. A extração desses íons poderia potencialmente fornecer uma fonte de combustível renovável para a geração de energia nuclear. Um novo estudo na ACSCentralScience apresenta um novo material projetado especificamente para extração eletroquímica. Esta tecnologia inovadora captura íons de urânio indescritíveis na água do mar de forma mais eficaz do que as técnicas anteriores.
Os reatores de energia nuclear liberam a energia naturalmente armazenada dentro dos átomos e a convertem em calor e eletricidade, literalmente quebrando os átomos em pedaços – um processo chamado fissão. O urânio é o elemento mais popular para este processo porque é instável e radioativo em todas as suas formas e pode facilmente quebrar-se.
Atualmente, o metal é extraído de rochas, mas as reservas de minério de urânio são limitadas. No entanto, a Agência de Energia Nuclear estima que 4,5 mil milhões de toneladas de urânio flutuam nos nossos oceanos sob a forma de iões uranilo dissolvidos. Esta reserva é mais de 1.000 vezes maior que em terra. Mas a extração desses íons tem se mostrado um desafio porque o material de extração não tem área de superfície suficiente para reter os íons de maneira eficaz. Portanto, Rui Zhao, Guangshan Zhu e colegas da Escola de Química da Northeast Normal University queriam desenvolver um material de eletrodo com um grande número de cantos e recantos microscópicos para captura eletroquímica de íons de urânio na água do mar.
Para criar os eletrodos, a equipe usou primeiro um tecido flexível tecido de fibra de carbono. Eles revestiram o tecido com dois monômeros especiais e depois os polimerizaram. Em seguida, trataram o tecido com cloridrato de hidroxilamina, adicionando grupos amidina oxima ao polímero. A estrutura porosa natural do tecido cria muitos pequenos bolsões onde a amidina oxima se aninha, prendendo facilmente os íons de urânio.
No experimento, os pesquisadores colocaram o tecido revestido como cátodo em água do mar natural ou água do mar com adição de urânio, acoplado a um ânodo de grafite, e fez circular uma corrente entre os eletrodos. Com o tempo, precipitados amarelos brilhantes à base de urânio acumularam-se no tecido catódico.
Em testes utilizando água do mar coletada no Mar de Bohai, foram extraídos 12,6 mg de urânio durante 24 dias por grama de material ativo revestido. As capacidades de extração do material revestido foram superiores às da maioria dos outros materiais de extração de urânio testados pela equipe. Além disso, usar métodos eletroquímicos para capturar íons é cerca de três vezes mais rápido do que permitir que os íons se acumulem naturalmente no tecido. Os pesquisadores dizem que o trabalho fornece uma forma eficiente de capturar urânio da água do mar, o que poderia tornar o oceano uma nova fonte de combustível nuclear.
Fonte compilada: ScitechDaily