Neues Material gewinnt Uran 1000-mal effizienter aus Meerwasser
70 Jahre - solange dürften die Uranvorkommen auf der Erde bei der aktuellen Verbrauchsrate noch halten. Für viele Länder ist die Atomkraft jedoch eine wichtige Energiequelle und Uran eine Voraussetzung, um diese nutzen zu können.
International bemüht man sich deshalb, für Nachschub des Materials zu sorgen. Mithilfe eines neuen Materials kann Uran aus Meerwasser effizienter gewonnen werden als bisher, heißt es von den Autoren einer kürzlich veröffentlichten Studie. Die Ergebnisse wurden im Journal ACS Science veröffentlicht.
➤ Mehr lesen: “Super”-Brennstoff für Atomkraftwerke erstmals in USA eingesetzt
Uran-235 als Basis für Atomkraft
Bei Uran handelt es sich um einen natürlichen Rohstoff, der überall auf der Erde vorkommt und eine hohe Energiedichte aufweist. Uran-235 hingegen kommt in Uran vor und ist eines der wichtigsten Radionuklide.
Denn es gehört zu den wenigen natürlichen Nukliden, die eine selbsterhaltende Kernspaltungs-Kettenreaktion ermöglichen. Diese Eigenschaft macht es für die Nutzung in Kernkraftwerken oder Atomwaffen sehr begehrt. Um Uran-235 zu erhalten, werden für die sogenannte Anreicherung Zentrifugen verwendet.
➤ Mehr lesen: Neuartiger Uranabbau in China soll Durchbruch für Kernenergie sein
Große Vorräte in den Ozeanen
Uran kommt an Land oft in Verbindung mit anderen Mineralien, wie Vanadium, vor. Das Element findet man aber auch im Meerwasser. Laut den Forschenden befinden sich in den Ozeanen 4,5 Milliarden Tonnen Uran. Mit diesen Vorräten lasse sich die friedliche Nutzung der Kernenergie für Tausende von Jahren gewährleisten, so die Forschenden.
Das Problem ist jedoch, dass Uran auch im Meerwasser sehr niedrig konzentriert und mit anderen Metallionen und Mikroorganismen vermischt ist. Bisher musste man also viel Aufwand betreiben, um den Rohstoff aus Meerwasser zu gewinnen.
➤ Mehr lesen: China holt Uran für Atomkraftwerke aus dem Meerwasser
1.000 Mal effizientere Gewinnung
Die Forschenden plädieren nun dafür, Uran mithilfe eines feinen Gerüstes, das auf porösen Materialien auf Kohlenstoffbasis aus Meerwasser basiert, zu gewinnen. „Unsere Studie stellt ein neues Designkonzept namens Stacking Mode Engineering vor“, erklärt der Hauptautor der Studie, Dr. Tai.
Das bedeutet: Durch übereinander gestapelte Schichten soll Uran besonders effizient isoliert werden können - ähnlich wie bei einem Filter. Diese Methode erlaube es, im Gegensatz zur herkömmlichen Anordnung, die Schichten versetzt zu platzieren. Dadurch weise das Material eine 1.000 Mal stärkere Bindungsaffinität auf und Uran kann effizienter gefiltert werden. Innerhalb eines Tages konnten in Tests so 31,5 Milligramm Uran pro Gramm Sorptionsmittel, also dem Bindemittel, extrahiert werden.
„Dies ist die höchste jemals gemeldete Leistung bei der Urangewinnung aus natürlichem Meerwasser“, heißt es von Dr. Sun, der ebenfalls an der Studie beteiligt war. Trotzdem wird es laut den Forschern noch lange dauern, bis die Gewinnung von Uran aus Ozeanen wirtschaftlich rentabel ist.