Các quốc gia xây dựng chiến lược năng lượng sạch dài hạn đang ngày càng coi điện hạt nhân là trụ cột ổn định cho nguồn điện phát thải thấp. Tuy nhiên, ngành này phải đối mặt với một vấn đề cơ bản về nguồn tài nguyên.
Trữ lượng uranium dễ khai thác đang cạn dần và chi phí thăm dò mới tiếp tục tăng.
Áp lực đó khiến giới khoa học quay lại với hướng nghiên cứu khai thác uranium trực tiếp từ nước biển.
Đại dương chứa lượng uranium khổng lồ, nhưng việc tách chiết hiệu quả vẫn là thách thức kỹ thuật khó nhất của ngành. Một nghiên cứu mới đang cố gắng vượt qua rào cản này.
Uranium-235 là nguồn năng lượng cho phần lớn lò phản ứng hạt nhân và đóng vai trò trung tâm trong các kế hoạch chuyển đổi năng lượng. Tuy nhiên, trữ lượng trên đất liền chỉ đủ đáp ứng thêm vài thập kỷ tiêu thụ.
Trong khi đó, đại dương chứa gần 4,5 tỷ tấn uranium. Vấn đề là uranium tồn tại trong nước biển ở nồng độ rất thấp và dễ bị lẫn với các ion, vi sinh vật và vật chất hữu.
Hai nhà nghiên cứu, Tiến sĩ Xishi Tai của Đại học Weifang và Tiến sĩ Zhenli Sun của Đại học Điện lực Bắc Trung Quốc, vừa công bố một bước tiến mới nhằm phá vỡ rào cản đó.
Họ phát triển một vật liệu hấp phụ mới có khả năng “bắt giữ” uranium hiệu quả gấp 1000 lần so với các phương pháp trước đây. Nhóm nhấn mạnh rằng thiết kế của vật liệu tạo ra một không gian bên trong phù hợp chính xác với đặc tính của ion uranium, giúp quá trình thu giữ diễn ra có chọn lọc và mạnh hơn.
Kết quả thử nghiệm gây bất ngờ. Trong điều kiện nước biển tự nhiên, vật liệu mới đã tách chiết được 31,5 mg uranium trên mỗi gram chất hấp phụ. Đây là mức cao nhất từng được ghi nhận.
Tiến sĩ Sun nhấn mạnh: “Đây là hiệu suất cao nhất từng được báo cáo trong chiết tách uranium từ nước biển tự nhiên”. Ông cũng lưu ý khả năng của vật liệu trong việc loại bỏ các ion như vanadium, vốn thường cản trở quá trình thu giữ uranium.
Nhóm nghiên cứu cho rằng mức độ chọn lọc này có thể mở ra hướng tách chiết các ion khác trong môi trường phức tạp.
Các nhà nghiên cứu cho biết công nghệ vẫn ở giai đoạn đầu. Vật liệu sử dụng trong môi trường biển phải chịu được điều kiện biển khắc nghiệt. Vật liệu phải tái sử dụng được nhiều lần mà không mất cấu trúc. Chi phí cũng phải cạnh tranh được với khai thác truyền thống.
Tiến sĩ Tai tin rằng các cải tiến tiếp theo sẽ mở đường đưa loại vật liệu thông minh này vào những hệ thống năng lượng bền vững trong tương lai.
Khánh Linh
Theo Interesting Engineering
