Desde a década de 1960, os pesquisadores têm se voltado para um lugar improvável para a colheita de urânio: o oceano. Agora, uma equipa liderada pela Austrália levou a perspectiva de colheita de urânio no mar um passo mais perto, utilizando materiais baratos e fáceis de fabricar.
À medida que o planeta começa a afastar-se lentamente das fontes de combustível baseadas em carbono, as fontes alternativas de energia começam a vir à tona. Embora as tecnologias solar, eólica e hidroelétrica tendam a roubar a atenção neste espaço, a energia nuclear continua a ser um forte concorrente. Na verdade, em 2017, contribuiu com cerca de 10% da produção mundial de energia e, em 2022, 8 GW de nova energia nuclear foram integrados na rede global.
A chave para a produção de energia nuclear é o urânio, um elemento encontrado em terra apenas num punhado de países cujos abastecimentos subterrâneos continuarão a diminuir à medida que as centrais nucleares proliferam. No entanto, este não é o caso do reabastecimento subaquático. Estima-se que a quantidade de elementos nos oceanos do mundo seja de cerca de 4,5 mil milhões de toneladas, enquanto a quantidade em terra é de apenas cerca de 6 milhões de toneladas. Isso é suficiente para gerar eletricidade em todo o mundo durante milhares de anos.
No entanto, a recuperação de todo o urânio revelou-se complicada porque a sua concentração na água do mar é extremamente baixa.
Cientistas do Laboratório Nacional de Oak Ridge tiveram sucesso inicial com fibras dopadas com grupos químicos amidoxima que têm afinidade com o urânio. Mais tarde, os pesquisadores de Stanford eletrificaram as fibras, capturando mais elementos radioativos. Recentemente, o Pacific Northwest National Laboratory conseguiu extrair 5 gramas de yellowcake (um pó de urânio) da água do mar usando um tipo especial de fio acrílico.
Ainda assim, estes métodos não são suficientes para colher urânio em escala industrial, o que é necessário para as centrais nucleares em todo o mundo. Tentar encontrar um material que possa capturar urânio sem prender outros elementos marinhos tem sido um desafio.
Para superar essas dificuldades, pesquisadores da Organização Australiana de Ciência e Tecnologia Nuclear (ANSTO), da Universidade de Nova Gales do Sul e outros colegas recorreram aos hidróxidos duplos em camadas (LDH). Esses materiais relativamente fáceis de fabricar consistem em camadas de íons carregados positiva e negativamente. A equipe dopou esses LDHs com vários produtos químicos, incluindo neodímio, térbio e európio, embebeu-os em água do mar e analisou os resultados usando imagens aprimoradas com espectroscopia de absorção de raios X.
Os pesquisadores descobriram que quando o neodímio foi combinado com o LDH, o composto resultante foi capaz de capturar urânio da água do mar, bem como mais de 10 outros elementos mais abundantes. Estes incluem sódio, cálcio, magnésio e potássio e são aproximadamente 400 vezes mais abundantes que o urânio. Esta seletividade, juntamente com o baixo custo de produção de materiais dopados com LDH, contribui grandemente para a possibilidade de colheita em larga escala de urânio da água do mar, dizem os investigadores.
“Essas descobertas demonstram que a engenharia de dopagem do LDH fornece uma maneira simples e eficiente de controlar a seletividade e produzir adsorventes capazes de desafiar separações, como a extração de urânio da água do mar”, escreveram os pesquisadores no estudo, que foi publicado como matéria de capa na revista Energy Advances.