Uranium là nhiên liệu phổ biến nhất cho các nhà máy điện hạt nhân, là một nguồn tài nguyên hữu hạn trên đất liền, nhưng lại gần như vô hạn dưới biển. Làm thế nào để khai thác uranium từ nước biển hiệu quả nhất luôn là một cuộc đua với rất nhiều quốc gia.
Viện Vật lý và Hóa học Kỹ thuật, trực thuộc Viện Khoa học Trung Quốc, đã phát triển một loại vật liệu mới được lấy cảm hứng từ tính chất dạng fractal của các mạch máu có thể hấp thụ lượng uranium từ nước biển nhiều hơn 20 lần so với các phương pháp tiếp cận trước đây.
China Science Daily đưa tin, vật liệu đó là màng xốp phân cấp với các lỗ cực nhỏ để chiết xuất uranium từ nước biển một cách hiệu quả hơn. Theo các nhà nghiên cứu, màng ống sinh học này cho phép khuếch tán nhanh chóng và hấp phụ đủ các ion uranyl thông qua cấu trúc xốp phân cấp, so với màng xốp thông thường.
Trong nước biển tự nhiên, một gram màng như vậy có thể chiết xuất 9,03 miligam uranium – đây là kết quả có được sau 4 tuần thử nghiệm của các nhà khoa học Trung Quốc. Nhóm nghiên cứu đằng sau phương pháp này tin rằng nó có thể cung cấp một nguồn uranium từ nước biển có thể tồn tại hàng nghìn năm với tốc độ tiêu thụ hiện tại.
Forbes trích dẫn nghiên cứu của các nhà khoa học cho hay, uranium được hòa tan trong nước biển với nồng độ rất thấp, chỉ khoảng 3 phần tỷ (3 microgam/lít). Nhưng Trái đất lại có 3/4 diện tích là đại dương nên có rất nhiều nước biển – khoảng 350 tỷ tỷ gallons. Vì vậy, có khoảng 4 tỷ tấn uranium trong nước biển cùng một lúc.
Tuy nhiên, nồng độ uranium trong nước biển được kiểm soát bởi các phản ứng hóa học ở trạng thái ổn định giữa nước và đá trên lớp vỏ Trái đất, cả trong đại dương và trên đất liền. Và ở đó có chứa tổng 100 nghìn tỷ tấn uranium. Vì vậy, bất cứ khi nào uranium được chiết xuất từ nước biển, thì sẽ có nhiều uranium bị rửa trôi từ đá để thay thế nó, với cùng một nồng độ. Nói cách khác, uranium trong nước biển thực sự có thể tái tạo hoàn toàn như năng lượng Mặt trời.
Tuy thế nhưng các quy trình hiện tại để khai thác uranium từ nước biển không hiệu quả về mặt kinh tế cũng như không đủ cạnh tranh với việc khai thác quặng uranium trên đất liền. Đó là lý do các nhà nghiên cứu trên khắp thế giới đã và đang làm việc điên cuồng để phát triển một loạt các vật liệu và sợi có khả năng chiết xuất uranium từ nước biển một cách tiết kiệm, hiệu quả nhất. Và ở diễn biến hiện tại, Trung Quốc đang tỏ rõ lợi thế trong cuộc đua dưới biển trong việc khai thác kho báu khủng này.
Hải Thanh
(Theo Môi trường & Đô thị điện tử)
Ảnh: Nguyên lý làm việc của màng xốp phân cấp dùng để hấp phụ uranium. Ảnh: Viện Vật lý và Hóa học Kỹ thuật Trung Quốc
