Havvand giver de første gram gulkage:Garnlignende materiale opsamler den største mængde uran til dato

For første gang, forskere ved Pacific Northwest National Laboratory og LCW Supercritical Technologies har skabt fem gram yellowcake - en pulveriseret form for uran, der bruges til at producere brændstof til atomkraftproduktion - ved at bruge akrylfibre til at udvinde det fra havvand.

"Dette er en vigtig milepæl, " sagde Gary Gill, en forsker ved PNNL, et nationalt laboratorium for Energiministeriet, og den eneste med et havforskningsanlæg, beliggende i Sequim, Wash. "Det indikerer, at denne tilgang i sidste ende kan give kommercielt attraktivt nukleart brændsel, der stammer fra oceanerne - den største kilde til uran på jorden."

Det er der LCW, et Moskva, Idahos ren energiselskab kommer ind. LCW med tidlig støtte fra PNNL gennem DOE's Office of Nuclear Energy, udviklet en akrylfiber, som tiltrækker og holder på opløst uran, der naturligt findes i havvandet.

"Vi har kemisk modificeret regelmæssige, billigt garn, at omdanne det til en adsorbent, som er selektiv for uran, effektiv og genanvendelig, " sagde Chien Wai, præsident for LCW Supercritical Technologies. "PNNL's evner til at evaluere og teste materialet, har været uvurderlige til at flytte denne teknologi fremad."

Wai er en tidligere professor ved University of Idaho, sammen med kollega Horng-Bin Pan, var involveret i tidligere DOE-finansieret forskning for at udvikle materialer for at øge den indenlandske tilgængelighed af uran, som for det meste importeres til USA i øjeblikket.

Wai grundlagde LCW og, med finansiering fra Small Business Innovation Research-programmet, udarbejdet en ny tilgang til at adsorbere uran på et molekyle eller ligand, der er kemisk bundet til akrylfiberen. Resultatet er en bølget polymeradsorbent, der kan anvendes i et havmiljø, er holdbar og genanvendelig.

Det adsorberende materiale er billigt, ifølge Wai. Faktisk, han sagde, selv affaldsgarn kan bruges til at skabe polymerfiberen. Materialets adsorberende egenskaber er reversible, og det opfangede uran frigives let for at blive forarbejdet til yellowcake. En analyse af teknologien tyder på, at den kan være konkurrencedygtig med prisen på uran produceret gennem landbaseret minedrift.

PNNL-forskere har udført tre separate test af adsorbentens ydeevne til dato ved at udsætte den for store mængder havvand fra Sequim Bay ved siden af ​​dets Marine Sciences Laboratory. Vandet blev pumpet ind i en tank på størrelse med et stort spabad.

"For hver test, vi lagde omkring to pund af fiberen i tanken i omkring en måned og pumpede havvandet hurtigt igennem, at efterligne forholdene i det åbne hav," sagde Gill. "LCW ekstraherede derefter uran fra adsorbenten og, fra disse første tre tests, vi fik omkring fem gram - omkring hvad en nikkel vejer. Det lyder måske ikke af meget, men det kan virkelig hænge sammen."

Gill bemærker, at havvand indeholder omkring tre dele pr. milliard uran. Det anslås, at der er mindst fire milliarder tons uran i havvand, hvilket er omkring 500 gange mængden af ​​uran, der vides at findes i landbaserede malme, som skal udvindes.

Udvinding af underjordisk uran har miljømæssige udfordringer, man ikke støder på ved at udvinde det fra havene. Og Wai siger fibrene, som har affinitet til flere tungmetaller end blot uran, kan sandsynligvis bruges en dag til selv at rense giftige vandveje. Han siger, at fibrene har potentiale til at udvinde vanadium, et dyrt metal, der bruges i batterier i stor skala, fra havene i stedet for at udvinde det fra jorden.

For nu, baseret på den vellykkede opskalerede test i Sequim og betydelig produktion af yellowcake, LCW ansøger om yderligere SBIR-midler til en uranudvindingsfeltdemonstration, skal ledes af PNNL, i den Mexicanske Golf, hvor vandet er meget varmere. Materialet klarer sig meget bedre i varmere vand, og udvindingshastigheden i Golfen forventes at være tre til fem gange højere, gør det derfor mere økonomisk at få uran fra havvand.

Adsorbentteknologien er ved at blive licenseret til LCW.