1960’lardan bu yana araştırmacılar uranyum için beklenmedik bir hasat alanına yöneliyor: dünya okyanusları. Şimdi, Avustralya liderliğindeki bir ekip, ucuz ve yapımı kolay bir malzeme ile deniz bazlı uranyum hasadı olasılığını bir adım daha ileri taşıdı.
Gezegen karbon bazlı yakıt kaynaklarından yavaş yavaş uzaklaşmaya başladıkça, alternatif enerjiler ön plana çıkıyor. Güneş, rüzgâr ve hidroelektrik teknolojileri bu alanda ön plana çıksa da nükleer enerji hâlâ güçlü bir rakip. Nitekim 2017 yılında dünya enerji üretiminin yaklaşık %10’una katkıda bulunmuş ve 2022 yılında 8 GW’lık yeni nükleer enerji küresel şebekeye katılmıştır.
Nükleer enerji üretiminin anahtarı, sadece birkaç ülkede karada bulunan ve nükleer santraller çoğaldıkça yeraltı kaynaklarının azalmaya devam edeceği bir element olan uranyumdur. Ancak sualtı kaynakları için aynı şey söz konusu değil. Dünya okyanuslarında yaklaşık 4,5 milyar ton element bulunduğu tahmin edilirken, bu rakam karada sadece altı milyon civarında. Bu, gezegen çapında binlerce yıl boyunca enerji üretmek için yeterli.
Ancak deniz suyunda son derece küçük konsantrasyonlarda bulunduğu için tüm bu uranyumu geri kazanmanın zor olduğu kanıtlanmıştır.
Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndaki bilim insanları, uranyuma yakınlığı olan amidoksim kimyasal gruplarıyla katkılanmış liflerle ilk başarıyı elde ettiler. Stanford’daki araştırmacılar daha sonra liflere elektrik eklediler ve radyoaktif elementin daha da fazlasını hasat etmeyi başardılar. Daha yakın bir zamanda, Kuzeybatı Pasifik Ulusal Laboratuvarı, özel bir akrilik iplik türüyle deniz suyundan beş gram sarı kek – toz haline getirilmiş bir uranyum formu – çekmeyi başardı.
Yine de bu yöntemler, dünyanın dört bir yanındaki nükleer santrallere yakıt sağlamak için gerekli olacak endüstriyel ölçekte uranyum hasadı için yetersiz kalıyor. Ayrıca denizde bulunan diğer elementlere zarar vermeden uranyumu yakalayabilecek bir malzeme bulmak da oldukça zor.
Bu zorlukların üstesinden gelmek isteyen Avustralya Nükleer Bilim ve Teknoloji Organizasyonu (ANSTO), New South Wales Üniversitesi ve diğer meslektaşlarından araştırmacılar katmanlı çift hidroksitlere (LDH) yöneldi. Yapımı nispeten kolay olan bu malzemeler, pozitif ve negatif yüklü iyon katmanlarından oluşuyor. Ekip, bu LDH’leri neodim, terbiyum ve europium gibi çeşitli kimyasallarla katkıladı, deniz suyuna batırdı ve X-ışını adsorpsiyon spektroskopisinden elde edilen yoğun görüntülemeyi kullanarak sonuçları analiz etti.
Araştırmacılar, neodimyum LDH’lerle birleştirildiğinde ortaya çıkan bileşiğin, daha bol bulunan diğer 10 elemente kıyasla deniz suyundan uranyumu yakalayabildiğini buldular. Bunlar arasında uranyumdan yaklaşık 400 kat daha fazla miktarda bulunan sodyum, kalsiyum, magnezyum ve potasyum da yer alıyor. Araştırmacılara göre, bu seçicilik ve katkılı LDH malzemesinin düşük maliyetle üretilmesi, deniz suyundan büyük ölçekli uranyum hasadını daha büyük bir olasılık haline getirme yolunda uzun bir yol kat etmelidir.
Energy Advances dergisinde kapak konusu olarak yayınlanan çalışmada araştırmacılar, “Bu bulgular, LDH’lerin katkılı mühendisliğinin, seçiciliği kontrol etmek ve deniz suyundan uranyum ekstraksiyonu gibi zorlu ayırma işlemlerini yapabilen adsorbanlar üretmek için basit ve etkili bir yöntem sağladığını göstermektedir” diye yazdı.
Yorumlar