Chiny intensywnie rozbudowują swoją infrastrukturę nuklearną. W 2024 roku kraj zaimportował 13 000 ton naturalnego uranu, podczas gdy krajowa produkcja wyniosła zaledwie 1700 ton. Według szacunków Międzynarodowej Agencji Energii Atomowej (MAEA), zapotrzebowanie Państwa Środka na uran przekroczy 40 000 ton rocznie do 2040 roku. Tradycyjne źródła tego surowca na lądzie już dziś nie są w stanie zaspokoić takiego popytu.
Czytaj też: Wielki Kanion w opałach. Kopalnie uranu zabiorą najcenniejsze, co ma tu Matka Natura
Odpowiedź? Ocean. Naukowcy szacują, że wody morskie zawierają nawet 4,5 miliarda ton uranu – tysiąc razy więcej niż wszystkie znane złoża lądowe. Problem w tym, że koncentracja uranu w wodzie morskiej jest znikoma: wynosi jedynie 3,3 mg na tonę. Dodatkowym wyzwaniem jest obecność wanadu, pierwiastka o podobnych właściwościach chemicznych, który utrudnia selektywną ekstrakcję uranu.
Nowa metoda pozwoli wydobyć z wody morskiej więcej uranu niż kiedykolwiek wcześniej
Zespół z Frontiers Science Center Uniwersytetu Lanzhou pod kierownictwem prof. Pana Duoqianga zaprezentował innowacyjne rozwiązanie: nowy materiał typu MOF (szkielet metaloorganiczny), który pozwala selektywnie wychwytywać jony uranu z pominięciem wanadu. Technologia ta zwiększa wydajność separacji uranu względem wanadu aż 40-krotnie w porównaniu do wcześniejszych metod.
Czytaj też: Chiny odkryły złoża ropy naftowej, jakich świat jeszcze nie widział
Sekret tkwi w wykorzystaniu cząsteczek węglowodoru znanego jako difenyloetylen (DAE), które wbudowano w strukturę MOF. Dzięki ich zdolności do zmiany rozmiaru porów pod wpływem światła UV, materiał DAE-MOF może elastycznie dopasowywać się do różnych warunków ekstrakcji. W testach laboratoryjnych, zarówno w wodzie symulowanej, jak i w rzeczywistych próbkach morskich, nowy materiał osiągnął zdolność adsorpcji na poziomie 588 mg uranu na gram sorbentu oraz współczynnik separacji uranu do wanadu równy 215 – to najlepsze wyniki osiągnięte dotąd na świecie. Badanie opublikowano niedawno w czasopiśmie Nature Communications.
Do tej pory to Japonia była światowym liderem w dziedzinie ekstrakcji uranu z wody morskiej. W latach 80. i 90. XX wieku japońscy badacze zdołali pozyskać 1 kg tzw. żółtego ciasta (yellowcake), czyli skoncentrowanego uranu, w wyniku prób morskich – to wciąż najwyższy osiągnięty dotąd poziom.
Chińczycy postawili sobie za cel nie tylko dorównać temu sukcesowi, ale go przebić. W 2019 r. państwowy koncern China National Nuclear Corporation (CNNC) zainicjował współpracę z 14 krajowymi instytutami badawczymi, tworząc Seawater Uranium Extraction Technology Innovation Alliance. Plan działania został rozpisany na dekady: do 2025 roku Chiny zamierzają osiągnąć kilogramowy poziom ekstrakcji, do 2035 roku planowane jest uruchomienie instalacji demonstracyjnej zdolnej do produkcji jednej tony uranu rocznie, a do 2050 roku ma rozpocząć się pełnowymiarowa produkcja przemysłowa.
Nowa technologia może nie tylko rozwiązać problem krajowego niedoboru uranu, ale też uniezależnić Chiny od zagranicznych dostawców, w tym Kanady, Kazachstanu czy Australii. Dla Pekinu to nie tylko kwestia energetyczna, ale również strategiczna – zapewnienie sobie stabilnego źródła paliwa nuklearnego to krok w stronę suwerenności energetycznej w XXI wieku.