Китайские ученые разработали новый материал, который позволяет извлекать уран из морской воды значительно эффективнее существующих технологий. Разработка получила название PhosCage и, по данным исследователей, способна превысить целевой показатель эффективности, установленный американскими специалистами, более чем в восемь раз.
О работе команды Китайской академии наук в Циндао сообщает South China Morning Post со ссылкой на публикации ученых.
Новый материал представляет собой губчатую молекулярную структуру с фосфатными группами, которые действуют как своеобразные химические ловушки для урана. В ходе экспериментов исследователям удалось извлечь из природной морской воды до 50,4 мг урана на грамм адсорбента.
Этот показатель более чем в восемь раз превышает ориентир, который ранее установило Министерство энергетики США — 6 мг урана на грамм материала.
Позднее ученые адаптировали разработку для потенциального использования в океане, превратив материал в миллиметровые шарики. В таком виде он смог захватить 22,55 мг урана на грамм и выдержал семь циклов повторного использования.
«Эта работа открывает новый подход к извлечению урана из морской воды и закладывает основу для создания адсорбентов, способных улавливать больше урана и в конечном итоге использоваться в больших масштабах», — заявили в Циндаоском институте биоэнергетики и биопроцессных технологий Китайской академии наук.
Океан как источник ядерного топлива
Разработка особенно важна для Китая, который активно развивает атомную энергетику, но остается зависимым от импорта урана.
По данным Всемирной ядерной ассоциации, в 2024 году китайские месторождения произвели около 1,6 тыс. тонн урана, тогда как потребность страны для работы реакторов составляла примерно 13 тыс. тонн.
При этом океаны содержат значительно больше урана, чем наземные месторождения. По оценкам, в морской воде находится около 4,5 млрд тонн этого элемента. Для сравнения, разведанные запасы на суше оцениваются примерно в 7,9 млн тонн.
Однако добыча урана из океана остается сложной технологической задачей. В одной тонне морской воды содержится всего около 3,3 мг урана, а другие элементы, в частности ванадий, мешают его эффективному отделению.
Американские исследователи из Окриджской и Тихоокеанской северо-западной национальных лабораторий также много лет занимались разработкой подобных технологий. К 2016 году их материалы достигли показателя около 6 мг урана на грамм адсорбента, однако метод оказался слишком дорогим по сравнению с традиционной добычей, и после 2018 года программа была в значительной степени свернута.
До промышленного применения еще далеко
Работа китайской команды была опубликована в научных журналах Journal of Hazardous Materials и Separation and Purification Technology. Исследователи отмечают, что PhosCage способен избирательно захватывать уран даже при наличии других металлов, включая ванадий.
Тем не менее эксперты указывают, что технология пока находится на лабораторной стадии. Испытания проводились с использованием систем, через которые пропускали морскую воду, а не непосредственно в открытом океане, где условия значительно сложнее.
Кроме того, ученые пока не оценивали экономическую эффективность производства урана с помощью нового материала. Следующим этапом станет масштабирование технологии и снижение стоимости процесса.
Новые технологии извлечения урана из морской воды потенциально могут изменить мировой рынок ядерного топлива, однако до появления промышленного способа добычи океанские запасы остаются скорее стратегическим ресурсом будущего, чем реальным источником энергии сегодня.
