Phát hiện 4,5 tỷ tấn "vàng lạ" trên biển, Trung Quốc gấp rút nghiên cứu nâng hiệu suất khai thác lên gấp 3 lần

Mới đây, các nhà khoa học Trung Quốc cho biết họ đã tìm ra cách chiết xuất hiệu quả uranium –nhiên liệu quan trọng cho các lò phản ứng hạt nhân - từ nước biển bằng điện.

Trong bối cảnh thế giới đang nỗ lực tìm kiếm các giải pháp thay thế cho nhiên liệu hóa thạch, năng lượng hạt nhân đang nổi lên như một phương pháp đáng tin cậy để hỗ trợ lưới điện, đặc biệt trong thời kỳ các nguồn tái tạo như gió và mặt trời không đáp ứng đủ nhu cầu.

Trong lúc phản ứng tổng hợp hạt nhân vẫn đang trong giai đoạn phát triển ban đầu, phản ứng phân hạch hạt nhân vẫn là một phương pháp tiếp cận ổn định và có thể mở rộng để sản xuất điện.

Phản ứng phân hạch hạt nhân liên quan đến việc giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt khi một nguyên tử nặng hơn bị tách thành những nguyên tử nhỏ hơn. Quá trình này có thể được chuyển đổi thành điện năng, cung cấp giải pháp xử lý tình trạng thiếu hụt năng lượng tái tạo.

Uranium, một nguyên tố tự nhiên không ổn định, là lựa chọn ưu tiên làm nhiên liệu cho các nhà máy phân hạch hạt nhân và thường được chiết xuất từ nhiều mỏ quặng khác nhau trên toàn thế giới.

Khả năng khai thác uranium từ nước biển có thể là yếu tố thay đổi cuộc chơi đối với cơ cấu năng lượng của Trung Quốc. Ảnh: CPNN

Việc phát hiện uranium có rất nhiều trong nước biển đang trở thành tâm điểm nghiên cứu của giới khoa học toàn cầu nhằm chiết xuất uranium nhanh chóng, hiệu quả. Cụ thể, quá trình sẽ mất 24 ngày để chiết xuất được 12,6 miligam chất chứa uranium trên mỗi gam nước biển tự nhiên.

Nhóm nghiên cứu từ Đại học Sư phạm Đông Bắc ở Trường Xuân, tỉnh Cát Lâm đã phát triển một điện cực để thu giữ uranium thông qua các phản ứng điện hóa.

Họ cho biết phương pháp này nhanh hơn ít nhất ba lần so với các phương pháp hiện có và có hiệu quả trong việc che chắn các tạp chất trong nước biển – nghĩa là nó có thể phù hợp cho các ứng dụng quy mô lớn.

Theo nghiên cứu mô tả trong một bài báo đăng trên ACS Central Science của các nhà khoa học thuộc Đại học Sư phạm Đông Bắc, trữ lượng uranium trong nước biển trên toàn thế giới ước tính là 4,5 tỷ tấn, gấp gần 1.000 lần so với trữ lượng uranium trên mặt đất.

Tuy nhiên, uranium trong nước biển hiện diện ở nồng độ cực kỳ thấp – khoảng 3,3 phần tỷ.

Độ khó của nhiệm vụ này giống như việc tìm một gam muối trong 300.000 lít nước ngọt. Chưa kể, bên cạnh uranium, nước biển còn có sự hiện diện của hàng chục nguyên tố khác, như natri và magie, khiến việc phân tách rất khó khăn.

Trung Quốc đang xây dựng nhiều nhà máy điện hạt nhân hơn bất kỳ quốc gia nào khác, nhưng quặng uranium của nước này có chất lượng thấp hơn nên phải nhập khẩu để cung cấp nhiên liệu cho các lò phản ứng.

Khả năng khai thác uranium từ nước biển có thể là yếu tố thay đổi cuộc chơi đối với cơ cấu năng lượng của Trung Quốc và thế giới. Đồng thời tiến bộ về công nghệ được các nhà hoạch định chính sách và ngành công nghiệp hạt nhân theo dõi chặt chẽ.

Tiềm năng khai thác uranium trong nước biển hứa hẹn đến mức nhiều nhà khoa học, nghiên cứu trên toàn thế giới đang ngày đêm tìm ra cách để chiết xuất nó.

Các nhà khoa học Trung Quốc đã chiết xuất uranium như thế nào?

Các nhà nghiên cứu, Rui Zhao và Guanshan Zhu, đã giải quyết thách thức trong việc chiết xuất các ion uranyl, dạng uranium hòa tan trong nước biển.

Họ đã phát triển một loại vải dẻo dệt từ sợi carbon được xử lý bằng hydroxylamine hydrochloride để tạo điều kiện bổ sung các nhóm amidoxime.

Các nhóm amidoxime này trên vải giữ lại các ion uranyl một cách hiệu quả trong quá trình chiết xuất điện hóa.

Trong thí nghiệm của họ, một tấm vải tráng phủ được dùng làm cực âm, cực dương than chì hoàn thiện mạch điện và một dòng điện chạy giữa chúng.

Trong vài ngày, họ nhận thấy uranium màu vàng sáng hình thành trên tấm vải. Họ phát hiện ra rằng việc sử dụng điện khiến phương pháp này nhanh hơn gấp 3 lần so với việc chỉ tích lũy uranium một cách thụ động.

Sau các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm là các thử nghiệm trong nước biển từ vịnh Bột Hải, nơi các điện cực đã chiết xuất thành công 12,6miligam uranium trên mỗi gram nước trong 24 ngày.

Các nhà khoa học cho biết phương pháp này tốt hơn hầu hết các phương pháp chiết xuất uranium được báo cáo khác. Các thử nghiệm cũng cho thấy điện cực ổn định qua nhiều chu kỳ chiết, bất chấp sự hiện diện của các ion kim loại cạnh tranh trong nước biển.

Sự thành công của phương pháp này mở ra cơ hội lớn cho thế giới khi các đại dương có thể trở thành nguồn cung cấp nhiên liệu hạt nhân đáng kể.

>> Láng giềng Việt Nam xuất hiện “kho báu” quý hiếm chưa từng thấy trên thế giới