Тяжелый металл будут улавливать полимерными "губками"

Ученые научились ловить уран в океане

Американские ученые предложили интересный способ добычи урана из морской воды. Они предлагают делать это при помощи специальных адсорбентов из полимерных материалов. По их расчетам, стоимость урана, "выловленного" из океана таким методом, вскоре может стать ниже, чем цена "сухопутного". Так что "урановый голод" нашей планете больше не грозит.

Фото:

Ископаемые и относительно легкодоступные запасы урана на нашей планете стремительно истощаются. На 2011 год, по подсчетом ученых, этого жутко вредного, но увы, совершенно необходимого для прогресса человечества элемента в земной коре имеется около 2 миллионов тонн. Но пусть вас не впечатляет эта цифра — мировая атомная энергетика каждый год потребляет около 65 тысяч тонн этого тяжелого элемента. Причем только 40 тысяч тонн добывается из пород, а остальное поставляется из вторичных источников — дополнительного обогащения и утилизации устаревших боеголовок. Этот ресурс, конечно же, значителен, но тоже не бесконечен.

Поэтому вслед за нефтяным и газовым "голодом" мир может постигнуть дефицит не менее неприятный — урановый, что лишь усугубит разгорающийся энергетический кризис. Поэтому ученые разных стран ищут способ альтернативной добычи данного элемента (ведь синтезировать в промышленных масштабах его, увы, нельзя). Некоторые исследователи надеются на космос — по их мнению, уран будет первым элементом, добычу которого со временем наладят на других планетах.

Другие же специалисты советуют для начала посмотреть не на небо, а на землю — точнее, на воду. Известно, что в океане находиться примерно 4,5 миллиона тонн данного элемента — в два раза больше, чем на суше. Однако его не так-то просто добыть: в морской воде уран присутствует в составе хорошо растворимых солей. Концентрация этого элемента там составляет порядка 3 микрограммов на литр (это достаточно мало), поэтому наука до сих пор не нашла способ быстро и, главное, дешево извлечь уран из весьма многокомпонентного и насыщенного океанического раствора.

Читайте также: Ториевые АЭС покоряют мир

Правда, еще в 2002 году ученые из Японии продемонстрировали перспективный метод выделения урана из морской воды. Они делали это при помощи специальных полимерных полос, которые погружали в воду. Полимеры, играющие роль адсорбентов, постепенно набирали и удерживали этот тяжелый элемент, после чего химики при помощи каскада реакций извлекали его из данной "губки".

Увидев это, атомные энергетики всего мира сначала возликовали, но потом весьма и весьма расстроились. Нет, сам способ был безупречным, однако стоимость такой добычи урана оказалась втрое выше, чем для обычных методов. Поэтому от его использования отказались - однако идею взяли на заметку. И вот недавно на конференции Американского химического общества в Филадельфии группа американских ученых представила оригинальный проект добычи урана из морскойводы.

Исследователи вернулись к методу, придуманному их японскими коллегами, однако несколько модифицировали его. Они также использовали волокна специального полиэтиленового материала с огромной площадью поверхности, которые сначала подвергали воздействию радиации, а потом обрабатывали веществами, содержащими амидоксимовые группы (остатки органических кислот, содержащие NH-радикалы). Амидоксимы уже давно были известны как весьма эффективные "уловители" урана. Получившуюся "губку", которую назвали HiCap, после этого можно было опускать в морскую воду.

Сам же процесс добычи ценного тяжелого элемента, по представлениям ученых, должен выглядить следующим образом: "губки" заплетаются в 60-метровую "косу", которыю вывозят в океан. "Косы" прикрепляют ко дну, сооружая при этом что-то вроде леса искусственных водорослей. Далее он два месяца спокойно "растет", адсорбируя уран — омываясь водой, HiCap собирает ионы урана и удерживает их на поверхности полимерных волокон. Когда нужное количество собрано, "искусственный лес" вынимают, привозят на берег и отправляют в лабораторию, где из "губок" при помощи кислот извлекают ценный "улов".

Согласно представленным на конференции расчетам, эффективность "урановой рыбалки" весьма высока — в итоге можно получить два грамма урана на килограмм пластика. Кроме того, каждую "губку" можно использовать повторно до шести раз — для этого нужно лишь восстановить адсорбент с помощью щелочи. Правда, каждое повторное использование происходит с 5-процентным падением эффективности материала. Однако, если в дальнейшем заменить некоторые компоненты HiCap на те, чья способность к адсорбции урана еще выше, то "губки" можно будет использовать до 15-ти раз с падением эффективности на 1-2 процента после каждого применения.

Нынешний вариант HiCap сделает стоимость каждого килограмма урана равной примерно 1230 долларам США. Это, конечно же, дорого — где-то в 10 раз дороже, чем при традиционных методах добычи на суше. Однако, если модифицировать "губку", то цена "морского" урана может упасть до 300 долларов за килограмм. При этом нужно также учитывать, что цена на "сухопутный" уран с каждом годом все растет. Так что в ближайшем будущем добыча этого элемента из моря станет вполне рентабельной.

Итак, если данная методика будет принята на вооружение, скоро уран станет таким же дешевым материалом, как железо (которое во времена Древней Греции стоило дороже, чем уран в наши дни). Это, конечно же, весьма радует энергетиков, но несколько настораживает те отделы спецслужб, которые занимаются борьбой с террористами. Ведь при такой цене на уран сделать ядерную боеголовку сможет каждый, кто хоть немножко знаком с основами неорганической химии.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"