Uran stanowi podstawowy surowiec do produkcji paliwa jądrowego. Z jednej pastylki paliwowej z tlenku uranu można wygenerować tyle energii, co z jednej tony węgla kamiennego. Tym niemniej, przy rocznym zapotrzebowaniu na poziomie 65 tysięcy ton metalicznego uranu w skali globalnej i wielkości złóż tego pierwiastka w skorupie ziemskiej szacowanych na 17 milionów ton, koszty górnictwa uranu nabierają dużego znaczenia w bilansie ekonomicznym energetyki jądrowej. Tym bardziej, że za blisko trzy czwarte światowego wydobycia uranu odpowiadają zaledwie trzy kraje: Kazachstan, Kanada i Namibia. W tej sytuacji coraz częściej zwraca się uwagę na fakt, że w oceanach, pokrywających 70% powierzchni Ziemi, rozpuszczone jest 4,5 miliarda ton uranu. Niestety, przy stężeniu 3 μg/l perspektywy pozyskiwania tego surowca z wody morskiej wydają się raczej odległe.
Tymczasem chińscy naukowcy z Uniwersytetu Weifang i NCEPU (North China Electric Power University) przedstawili nową metodę ekstrakcji uranu z wody morskiej, która opiera się na zastosowaniu sulfonowych materiałów kowalencyjnych COF (Covalent Organic Framework). Poprzez odpowiednią konstrukcję nanostruktury materiału, w której warstwy COF ułożono tak, aby uformować otwarte pory wielkości 0.9 nm, uzyskano optymalne warunki dla wiązania jonów uranylowych przez grupy sulfonowe –SO3H. Istotną zaletą otrzymanego filtra nanostrukturalnego jest preferencja pod kątem uranu, z pominięciem innych jonów metali, zawartych w wodzie morskiej. Podczas testów odnotowano wydajność ekstrakcji uranu na poziomie 31.5 mg/g dziennie.
Oprócz najefektywniejszej jak dotąd ekstrakcji uranu z wody morskiej, prezentowany wynalazek otwiera drogę do budowy nowej klasy nanostrukturalnych filtrów, projektowanych pod kątem wychwytu jonów wyselekcjonowanych substancji.
ans.org
Tai X, Sun Z.: Extra-high extraction of uranium from seawater by covalent organic frameworks through structure geometry and functional active site modification. Sustainable Carbon Materials 1, e006, 2025
