由于海水中铀的浓度非常低，从海洋中提取铀比从地下开采要困难和昂贵得多。照片：Shutterstock
中国研究人员开发了一种新材料——受血管分形网络的启发——他们说这种材料可以从海水中提取比其他方法多 20 倍的铀。
铀是一种天然存在的放射性元素，主要用于为核电站提供燃料。随着全球核电需求的增长，对铀的需求也在增加。
这是一种有限的资源，但由于估计海洋拥有超过 45 亿吨铀——大约是陆地储量的 1000 倍——从海水中提取铀可能是一种更可持续的核电方法。
然而，海水中铀的浓度非常低——估计为每升 3.3 微克——这使得从海洋中提取铀比从地下开采要困难得多，成本也更高。
科学家们在 1950 年代看到了使用海洋铀作为核能燃料的潜力，但直到 1980 年代，日本研究人员才开发出一种提取它的方法——使用一种称为胺肟的化合物与漂浮的铀颗粒结合。
由中国科学院科学家领导的这项新研究的重点是提高这种化合物的吸附能力。他们的研究结果于 11 月底发表在《自然可持续性》杂志上。
研究小组从自然界中发现的分形（如血管）中汲取灵感。照片：Shutterstock
科学家们创造了一种多孔膜，以自然界中发现的分形为模型，如血管。他们发现，与之前使用的其他材料相比，该膜在提取铀方面的效率显着提高，吸附能力高出 20 倍。
“血管等分形在生物系统中无处不在。它们允许优化物质的交换和转化。它激发了我们设计新吸附剂的灵感，”该研究的主要作者杨林森在一份声明中说。
在四个星期的时间里，他们发现 1 克膜从天然海水中提取了多达 9.03 毫克的铀——这是使用膜法的最高产量之一。
“我们的工作为提高多孔聚合物作为高效膜基铀吸附剂的适用性提供了一种通用方法，”该研究说。
杨和他的合著者没有立即回复有关该研究的电子邮件询问。
根据佐治亚理工学院的 Alexander Wiechert 和 Sotira Yiacoumi 以及橡树的 Costas Tsouris 在同一期刊上发表的另一篇关于该研究的文章，中国团队开发的材料可以被视为等同于或优于许多当代吸附剂岭国家实验室。
但他们表示，该研究没有提到生物污垢（生物体在水下表面积聚）对膜的影响，称这可能会影响材料的铀吸附能力。
他们还指出，该膜从海水中吸附了许多其他分子——不仅仅是铀——如钒、铁、锌和铜，因此需要一种分离它们的方法。
“然而，目前的进展，加上全球其他研究人员积极研究这一主题的努力，使我们越来越接近实用吸附剂的开发，”美国科学家说。
气候变化加速了许多国家特别是中国的核电发展。截至去年年底，该国的核电装机容量约为 50 吉瓦，在建容量为 18.5 吉瓦。北京计划到 2030 年核电装机容量达到 120GW，占中国发电量的 8%，高于去年的 5%。