Combustível nuclear sustentável? Novo método desenvolvido para obter urânio do mar

Os investigadores desenvolveram um material que captura eficazmente os iões de urânio em comparação com outros métodos, abrindo a porta a uma fonte de energia nuclear mais amiga do ambiente.

Urânio
A extração de iões de urânio do mar tem-se revelado um desafio, uma vez que a área de superfície dos materiais para o fazer não é suficientemente grande para os reter eficazmente.

A exploração para a obtenção de novas fontes de energia é um tema "inesgotável" na comunidade científica. No entanto, a maioria dos recursos que utilizamos atualmente para a obter não o são, o que representa um grande desafio no caminho para o desenvolvimento de uma energia limpa e sustentável.

Uma das alternativas que tem sido explorada ao longo da história é a energia nuclear - com prós e contras, como tudo na vida - e graças aos avanços na investigação científica e na inovação, tornou-se uma candidata a ter em conta.

Foi o que demonstraram os investigadores da Northeast Normal University, na China, que desenvolveram um material para obter combustível nuclear de forma sustentável, através da extração eletroquímica de iões de urânio da água do mar.

Urânio, a rockstar da energia nuclear

Os protagonistas desta história são o mar, o urânio e um processo químico chamado eletrólise. Para refrescar um pouco as nossas aulas de química, é importante recordar que este método permite separar os elementos de um composto através da eletricidade.

O urânio encontra-se na natureza em quase todas as rochas, solos, ar e mar e é mais frequentemente utilizado em reatores nucleares porque as suas formas instáveis e radioativas facilitam o processo de fissão, que liberta energia sob a forma de calor e eletricidade.

Atualmente, o urânio utilizado nas centrais nucleares é extraído de locais de extração mineira, onde os recursos são limitados. É aqui que entra o poderoso mar, com toda a sua riqueza, para oferecer uma nova alternativa.

Dados da Agência de Energia Nuclear estimam que 4,5 mil milhões de toneladas de urânio flutuam nos nossos oceanos sob a forma de iões de uranilo dissolvidos. Esta reserva é mais de mil vezes superior à existente em terra, mas como podemos obtê-la e utilizá-la?

Elétrodos "inteligentes" para uma extração eficiente

A resposta está na criação emblemática desta investigação: os elétrodos flexíveis. Estes "ímanes" de urânio submarino encarregam-se de atrair e captar os iões presentes na água do mar.

Elétrodos flexíveis
A flexibilidade destes elétrodos, construídos diretamente sobre tecido de carbono, promete uma resistência duradoura mesmo nas condições difíceis das águas salgadas do oceano. Créditos da imagem: ACS Science.

Imagine isto como uma caça ao tesouro. Queremos prender os iões de urânio, mas a superfície dos materiais disponíveis é como uma planície, não tem muitos sítios para os prender. Por isso, estes cientistas decidiram criar um material para elétrodos com muitos esconderijos, como cavernas microscópicas, para os prender de forma mais eficiente.

Como explicado no artigo publicado na revista ACS Central Science, a equipa utilizou um tecido flexível feito de fibras de carbono e aplicou um tratamento químico para o tornar "atraente" para os iões de urânio.

Esperanças de um combustível nuclear sustentável

Embora todo o processo químico seja muito mais complexo do que aquilo que pode ler aqui, em termos simples, a "magia" (ou melhor, a ciência) acontece quando um campo elétrico é aplicado a estes elétrodos, onde ocorre uma "dança química" reversível em que os iões de urânio são transformados em precipitados amarelos brilhantes.

De acordo com os investigadores, este trabalho oferece um método eficaz para capturar urânio da água do mar, pelo que os oceanos poderão tornar-se um novo fornecedor de combustível nuclear.

A ideia de aproveitar a riqueza inesgotável da água do mar para obter urânio pode revolucionar a forma como alimentamos as nossas centrais nucleares. Este método não só promete sustentabilidade ambiental, como também reduz a pressão sobre as fontes tradicionais para a obtenção de urânio.

Referência da notícia:
Zhao R., Zhu.G., et all. Self-Standing Porous Aromatic Framework Electrodes for Efficient Electrochemical Uranium Extraction. ACS Central Science. (2023)