Urán je kľúčovým palivom pre jadrové elektrárne, no jeho ťažba je drahá a geopoliticky citlivá. Vedci z Číny teraz predstavili netradičné riešenie. Vyvinuli mikroskopické častice, ktoré sa samy pohybujú vo vode a aktívne zachytávajú uránové ióny. Ak sa technológiu podarí škálovať, môže otvoriť cestu k novému zdroju strategickej suroviny.

Morská voda obsahuje podľa odhadov približne 4,5 miliardy ton rozpusteného uránu. Problém však tkvie v tom, že jeho koncentrácia je extrémne nízka. Z tohto dôvodu bolo doteraz získavanie tejto suroviny technicky náročné a ekonomicky nevýhodné.

Práve na tento problém sa zameral tím z Qinghai Institute of Salt Lakes patriaceho pod Čínsku akadémiu vied, na ktorého výskum upozornil Interesting Engineering. Výskumníci vytvorili špeciálny materiál založený na tzv. poréznych štruktúrach schopných viazať vybrané látky.

Novinka však nespočíva len v samotnom materiáli. Vedci z neho vyrobili mikromotory, teda miniatúrne častice s priemerom približne 2 mikrometre, čo je výrazne menej než hrúbka ľudského vlasu. Tieto častice sa dokážu vo vode samostatne pohybovať a urán aktívne vyhľadávať.

Na rozdiel od klasických absorbentov, ktoré len čakajú, kým okolo nich voda prinesie požadované ióny, sa nový systém pohybuje sám. To môže výrazne zvýšiť efektivitu celého procesu.

Svetlo ich zrýchli, urán následne uzamknú

Pohyb mikromotorov zabezpečuje malé množstvo peroxidu vodíka. V takomto prostredí sa častice dokázali pohybovať rýchlosťou približne 7 mikrometrov za sekundu. Po osvetlení sa ich rýchlosť takmer zdvojnásobila.

Práve svetlo je jednou z kľúčových výhod systému. Znamená totiž možnosť dodatočného pohonu bez potreby externého mechanického zásahu. V budúcnosti by to mohlo znížiť energetické náklady pri nasadení vo väčšom meradle.

V laboratórnych testoch dosiahol materiál kapacitu zachytenia až 406 miligramov uránu na gram adsorbentu. Po naviazaní sa urán premieňa na stabilnú mineralizovanú formu, ktorú je jednoduchšie oddeliť a bezpečne uskladniť.

To je dôležité nielen z pohľadu efektivity, ale aj následného spracovania. Získaná surovina musí byť totiž čo najčistejšia a bezpečne manipulovateľná.

Freepik

Vedci pozorovali správanie podobné lovu

Zaujímavosťou experimentov je, že systém vykazoval správanie pripomínajúce biologické procesy. Keď vedci zmiešali aktívne mikromotory s pasívnymi časticami, objavili sa vzorce podobné „lovu“, „úniku“ či koordinovanému pohybu v skupine.

Takéto javy sú zaujímavé najmä pre budúci vývoj autonómnych mikrosystémov. Nemusia slúžiť iba na získavanie uránu, ale napríklad aj na čistenie vody alebo zber iných cenných prvkov.

Vedúci výskumu Yongquan Zhou uviedol, že podobný princíp by sa dal využiť aj pri získavaní rubídia či cézia. Ide o prvky dôležité v priemysle a špecializovaných technológiách.

Veľký potenciál, no zatiaľ len začiatok

Napriek sľubným výsledkom je technológia stále v ranej fáze vývoja. Vedci priznávajú, že veľkou výzvou zostáva škálovanie systému do reálneho prostredia.

Problémom je napríklad vysoká slanosť, ktorá môže obmedzovať pohyb aj stabilitu mikromotorov. Práve morské prostredie, kde sa urán nachádza, je preto náročnejšie než laboratórne podmienky.

Pre Európu vrátane Slovenska je vývoj podobných technológií zaujímavý najmä z pohľadu energetickej bezpečnosti. Jadrová energetika zostáva dôležitou súčasťou energetického mixu a nové zdroje paliva by mohli v budúcnosti znížiť závislosť od tradičnej ťažby a dovozu.

Čínski vedci tak zatiaľ nepredstavili hotové riešenie, ale naznačili smer, ktorým sa môže uberať budúcnosť získavania strategických surovín. A ten je výrazne inteligentnejší než doteraz.

Čítajte viac z kategórie: Novinky