Kinesiske forskere har en ny metode til at udtrække uran fra havvand dobbelt så billigt som tidligere teknologier. Deres succes kommer, da Kina har brug for uran for at brænde sin hidtil uset nukleare ekspansion

Tianwan -atomkraftværket ved kysten af det gule hav i Kina
Kinesiske forskere har udviklet en ekstremt energieffektiv og billig teknologi til at udvinde uran fra havvand, en potentiel velsignelse for landets atomkraftambitioner. Kina fører i øjeblikket verden i at opbygge nye atomkraftværker, og at opbevare sin forsyning med uran vil hjælpe disse bestræbelser.
Verdens oceaner har anslået 4,5 milliarder ton uran – mere end 1000 gange, der er tilgængelig for minedrift – men det er ekstremt fortyndet. Tidligere eksperimentelle bestræbelser har høstet uran fra havvand ved fysisk at blødgøre det med kunstige svampe eller et polymermateriale inspireret af blodkarmønstre eller af den mere effektive og dyrere elektrokemiske metode til at fælde uranatomer med elektriske felter.
Shuangyin Wang ved Hunan University i Kina og hans kolleger har udviklet en opgraderet elektrokemisk teknik, der er billigere og kræver mindre energi end nogen anden til brug med havvand. I modsætning til typiske elektrokemiske systemer, der kun trækker uranatomer fra vand ved den positive elektrode, indeholder deres enhed to kobberelektroder, en positiv og en negativ, der både kan samle uran.
Denne fremgangsmåde var i stand til at udtrække 100 procent af uranatomerne fra en salt havvandlignende opløsning inden for 40 minutter. Til sammenligning udtrækker nogle fysiske adsorptionsmetoder mindre end 10 procent af det tilgængelige uran.
Systemet er “meget innovativt” og “et betydeligt skridt fremad sammenlignet med … eksisterende uranekstraktionsmetoder”, siger Shengqian MA ved University of North Texas, som ikke var involveret i den nye forskning.
Når de blev testet med små mængder naturligt havvand – ca. 1 liter, der løber gennem systemet til enhver tid – var den nye metode i stand til at udtrække 100 procent af uran fra det østkinesiske havvand og 85 procent fra det sydkinesiske havvand. I sidstnævnte tilfælde opnåede forskerne også 100 procent ekstraktion med større elektroder.
Eksperimenterne viste også den krævede energi var mere end 1000 gange mindre end andre elektrokemiske metoder. Hele processen kostede omkring $ 83 pr. Kg ekstraheret uran. Det er dobbelt så billigt som fysiske adsorptionsmetoder, der koster omkring $ 205 pr. Kg og fire gange så billige som tidligere elektrokemiske metoder, der koster $ 360 pr. Kg.
At opskalere størrelsen og volumenet på de nye enheder – sammen med potentielt stabling eller forbinde dem sammen – kan føre til “industrialisering af uranekstraktion fra havvand i fremtiden”, skrev forskerne. I betragtning af en 58-timers test i 100 liter havvand ekstraherede deres største eksperimentelle array mere end 90 procent af det tilgængelige uran.
En af de mest succesrige tidligere demonstrationer af høst af uran fra havvand kom i 1990’erne, da Japan Atomic Energy Agency ekstraherede et kilogram af elementet fra havet ved hjælp af en fysisk adsorptionsmetode. Det satte en milepæl, der har inspireret kinesiske akademiske og industriforskere lige siden.
I 2019 samarbejdede et kinesisk statsejet atomselskab med forskningsinstitutter for at danne havvand uranekstraktionsteknologi innovationsalliance. Denne organisation sigter mod at opbygge et demonstrationsanlæg i 2035 og opnå løbende industriel produktion i 2050 ifølge Sydkinesiske morgenindlæg.
”Fra et teknisk perspektiv er der stadig en lang vej at gå, før man implementerer denne metode og enhver elektrokemisk-baseret metode til storskala uranekstraktion fra havvand,” siger Ma.
Halvdelen af de atomreaktorprojekter, der i øjeblikket er under opførelse, er i Kina. Landet er på vej til at overgå USA og Den Europæiske Union i den samlede installerede atomkraftkapacitet i 2030, ifølge International Energy Agency.
Men Kinas nukleare industri importerer også det meste af det uran, som den bruger. Så enhver det kan økonomisk udtrække fra havvand vil være mere end velkommen.