Ученым из Индийского института научного образования и исследований в Пуне удалось извлечь более 95% урана из природной морской воды. Исследовательская группа под руководством Суджита Гоша разработала похожий на губку макропористый металлорганический каркас, или MOF, который извлек 99,98% урана из образцов естественной морской воды в течение 120 минут, что, по их словам, представляет собой новый эталон для адсорбента урана.
Журнал Energy & Environmental Science, июнь
Эталонная добыча урана из морской воды с использованием ионной макропористой металлоорганической структуры
(машинный перевод)
Самрадж Моллик,a Сатьям Саурабх,‡a Йогешвар Д. Подробнее,‡a Сахель Фаджал,a Мандар М. Широлкар,b Вритакши Мандалa и Суджит К. Гош
Крупномасштабная добыча урана из морской воды (ЕЭС) широко рассматривается как примирение с растущим глобальным спросом на энергию и кризисами изменения климата. Однако идеальный сорбент урана, сочетающий в себе черты высокой емкости, отличной селективности и сверхбыстрой кинетики, является весьма желательной, но давней проблемой из-за отсутствия надлежащего адсорбента. Здесь мы приняли прототипную стратегию гибридизации для разработки редкого ионного макропористого металлоорганического каркаса (MOF), украшенного несколькими функциональными группами. Полученный ионный адсорбент захватывает 99,98% урана всего за 120 мин (от ∼50 000 до ∼10 ppb) и предлагает очень большой коэффициент распределения, KUd > 107 мл г−1, демонстрируя сильное сродство к урану. Примечательно, что материал собирает 96,3% урана просто за 120 минут из природной морской воды, обеспечивая замечательный индекс обогащения 25044 и тем самым вводя новый эталонный адсорбент урана. Кроме того, он удовлетворял заданному целевому показателю стандарта UES (6 мг г).−1) в течение 2 дней и достичь рекордной мощности поглощения урана в 28,2 мг г−1 из естественной морской воды только за 25 дней, что является значительным прорывом в ЕЭС. Структурные данные как экспериментальных, так и теоретических исследований подтвердили, что образование благоприятных хелатирующих мотивов в ионных макропорах управляет высокоселективным извлечением урана из воды.
Комментарии
Не сказано сколько энергии потребуется на извлечение одного грамма, что наводит на мысли, что похвастаться особо нечем, так как это ключевой показатель.
Как раз может оказаться, что извлечение из воды урана как наиболее энергоёмкого вещества может оказаться энергетически выгодным. Другое дело -скорость процесса и площадь сбора. Именно это может оказаться ключевым показателем, а не энергоэффективность.
Если он мне нужен для военных нужд, а враг на пороге, да, возможно, важна именно скорость и масштабируемость.
Но если он мне нужен для АЭС, мне важна не скорость, а возможность планирования поступлений, но прежде всего важна энергетическая экономика и EROI, так как нет смысла потратить на добычу этого грамма больше (с учетом обогащение и обработки), чем он принесет потом в реакторе.
+
Это чисто индусские заморочки связанные с их уранодефицитом, и стремлением к независимости в области делящихся материалов.. Поэтому они и торий педалят, в отличие от остальных, которые на него давно плюнули до лучших времён (ярт)
А производить миллилны тонн ионообменных смол, тоже себе энергетически недёшево...
Текущая у япов 440 $ на кг добытого урана, у китайцев 800-1000 $/кг, что дороже чем из месторождений (90-100$)
Но направление перспективное. Независимое почти неисчерпаемое месторождение, был бы допуск к океанической воде.
А какую площадь/объём нужно будет "отчуждить" от океана для полного энергообеспечения той же Японии?
Япония себя не обеспечит.
А вот в Индии - хватает типа речушек, через месторождения протекающих...
И в Китае такие речки есть.
Так что на верном пути ребята, и где надо - вполне себе EROI оправдает себя - такая селективка!
Скорее всего урана в них многократно меньше будет, чем сейчас в океанах
Однако концентрация его повыше в некоторых ручейках, чем в море-окияне. на порядки однако.
Так что - тема селективных сорбентов - это на века тема. Польза и сейчас, и в будущем.
хз, но думаю немного.
сейчас основная проблема что в реальной морской воде, а не в лабораторных растворах эти установки вместе с ураном сосут ванадий, причем последнего набирают больше в 3-4 раза. А селективные на уран, мало набирают 0,1 г/г против 4 г/г для не селективных
Копать и копать еще до промышленности.
Это же научная статья. Вопросами EROI, себестоимостью процесса и др. экономическими терминами никто в таких статьях не заморачивается. Эффект показан и ладно.
Нет, не ладно.
Во-первых, если я не ошибаюсь, способы извлечения из морской воды урана уже были. То есть, чистого первооткрытия нет, и тогда эффект должен быть объяснён хотя бы с точки зрения преимущества перед существующими. И тогда неизбежно придётся привлечь EROI&Co.
Во-вторых, вряд ли учёные индусы бескорыстно работают на свои в надежде осчастливить человечество. Им даёт деньги индийское правительство, которое как раз заинтересовано в этом самом EROI. Тогда со стороны учёных как-то невежливо заметать вопрос эффективности под ковёр.
Хе, интересно сравнить экономическую эффективность их же реакторов на быстрых нейтронах с этими технологиями. Сдаётся мне, что выиграют редакторы.
Как можно скрестить ужа и ежа? Поставить рваную генерацию с панелек и ветряков на добычу урана из воды. Уран на станции. Но и будет энергия не только лишь для всех, мало для кого будет. Остальные - к земле.
Основная проблема - продувать кубокилометры воды и ещё большая проблема: зарастание биопленкой.
Собственно, все подобные начинания и глохнут, потому, что продуть тысячи кубокилометры океанской воды, не то же самое, что прополоскать в лабе в бутылочке.
Ну а биота только рада таким фильтрам: крепится удобно и зрачка всегда присутствует.
Сколько микрограммов на тонну воды?
интересно, какое соотношение изотопов в уране, извлеченном из морской воды?
Такое же.
Да. Только, энергетически, более затратное.
Наземная энергетика на U235, - это вообще изначально тупиковая ветка, возникшая лишь как побочная технология для производства Бомб.
Для Индии, так как у нее проблемы со своим ураном, технология его добычи из морской воды, - это технология для получения плутониевых зарядов, которые нужны в первую очередь для компактных термоядерных ББ.
В общем новость о военке, а не об энергетике, так что там ЕРОИ вообще всем побоку...
ИМХО, разумеется..
Если справочник "Ядерная геохимия" не врёт, то:
Концентрация и активность естественных радионуклидов в морской воде (по Поликарпову, 1990)
U 238 - 3,3 10(-6), U 235 - 2*10(-8).
Итого 10(-2)*2/3,3=0,60 *10(-2) или 0,6 %.
В уране, добываемом на суше концентрация U 235 - 0,72 %;.
В принципе, разница не велика ... но для Росатома. Хотя всё равно много. Но не велика (Росатом "хвосты" хранцузов дообогащает).
Для глубоко подкритичной среды (хоть руда, хоть вода), соотношение изотопов не зависит от среды, а зависит лишь от времени прошедшего с момента взрыва сверхновой, создавший газовое облако из которого сформировалась наша Галактика, Система, Планета.
Местные флуктуации могут быть, но это кошкины слёзы..
Обратитесь к справочнику "Ядерная геохимия".
Очень много букв и очень мало главного: какой ИЗОТОП урана извлекаем-то 238 или 235? Какова себестоимость, особенно в сравнении с промышленной добычей на месторождениях?
Химические процессы извлекают их одинаково до пренебрежимой малости.
Откуда извлекают? Из морской воды? Какие химическте процессы?
Опять ключевой вопрос себестоимости Вы никак не принимаете во внимание? Хотелось бы в первую очередь возражение по этому поводу обсудить
Химические процессы - это любые процессы взаимодействия веществ за счёт свойств внешних электронных оболочек атомов. В данном случае это реакция между ионами урана и материалом сорбента. Отличаются от процессов, протекающих без взаимодействия оболочек, например гравитационного разделения, оно же центрифугирование, или разделения в луче лазера.
Так вот все изотопы одного элемента имеют практически одинаковые химические свойства, и чем больше ядро (номер) элемента, тем меньше будет разницы. Например, изотопы углерода и кислорода еще как-то минимально отличаются в отдельных биохимических процессах в виде небольших перекосов в продуктах отдельных реакций, а вот более тяжелые элементы, типа серы, уже нет. Уран находится еще дальше в таблице, то есть разделить изотопы в химических процессах не получится за время жизни Вселенной.
Химия, это когда хоть один электрон, ион или ещё что переходит от одного элемента к другому, или идёт слияние элементов.
В данном случае этого нет, поэтому это чисто физика, процесс выделения одного вещества из смеси.
Сорбенты это тоже химия. Какие электроны и куда переходят в случае, например, облепления чего-нибудь гидрофильного водой?
Не, у нас конечно все в мире физика, однако разрабатывают сорбенты и работают с ними чаще выпускники химфаков, чем физфаков )
Что бы вы там не говорили, но конкретно в данном случае изтюоторы урана значимо не отличаются. Так что извлекаться будут в соответствии с их пропорцией в исходном материале. Так что давайте заканчивать.
Вы путаете процесс создания сорбента и процесс его применения.
В процессе применения сорбента работают не силы связанные с внешними электронными оболочками, а какие-то другие, например, гравитация или же магнитный момент ядер?
"Жаль, мы ОПЯТЬ не успели заслушать начальника транспортного цеха." (с)
Очень хочется услышать про себестоимость такой добычи Урана?
1. Наладить производство такого сорбента. Тоннами.
2. Прополоскать его в Индийском океане. Перед этим построив специальные суда.
3. Растворить сорбент с ураном в кислоте, потом в другой кислоте, потом в третьей.
4. Выделить из раствора, например, гексафторидурана (?).
Сравнить с себестоимость добычи у РосАтома. Прослезиться...
Да в настоящее время важна уже не себестоимость. Деньги ничего не стоят и не отражают реальную стоимость ресурсов. Теперь важно только одно: сколько единиц энергии затрачено на извлечении скольких единиц энергии.
Это единственный ключевой показатель в наше время. Алекс об этом написал выше и он абсолютно прав.
Если для Вас "Деньги ничего не стоят", то отправте мне в личку соточку. :-)
Я же не прошу много. Всего 100 000 $ - я найду куда их применить. :-)
Конечно важно и то другое. И деньги и Ампер*часы.
Вот сейчас панельки за весь свой срок жизни не производят ЭЭ больше чем на них потратили при производстве (или около того).
Но если панельки производить в Китае, а генерить ЭЭ ими в Италии, то с учетом возможности "продать лишнее эл-во" назад в сеть, можно сделать выгодным (в $) для условного итальянца такую "загогулину".
И будут ставить эти панельки по всему Средиземноморью.
И флаг им в руки.
Мне на компе создать пару трюликов своих деняк будет стоить пару джоулей энергии. Но я не цб, на мои денешки никто ништяки не поменяет. С криптой интереснее, на её производство пары джоулей не хватит, жаль только обратно из неё электричество не получишь. Была бы идеальная валюта)
Можно даже 50 страниц написать, бумага стерпит.
В железе существует только один (один! ОДИН!!!) тип и (ОДИН!) экземпляр.
Остальные модульные реакторы имеют гордое название - "бумажные".
Не, в далёком светлом будущем ( сферическом, в вакууме) эта идея прекрасна. А на сегодня неясно где взять тысячи спецов их обслуживать и стыдливо забывают что неплохо бы рядом с каждым иметь бункер, военную часть и ПВО. Собственно успешно они применяются на АПЛ и авианосцах, но на них с этим все хорошо по умолчанию
Ненаучная фантастика. Индусы умеют красиво в песни и пляски, не столь красиво в программирование, и совсем некузяво в фундаментальную физику.
Семейство Чандрасекаров смотрит на Вас с укоризной.
На почти полтора ярда населения это так себе достижение. :)
Уж какое есть.
Т.е. пропустив воду через этот "макропористый металлоорганический каркас" мы получаем что-то вроде урановой руды. Из которой опять таки нужно уран извлечь, на изотопы поделить.
Как я понимаю, в губке концентрируется соль урана, растворенная в морской воде. Потому ее извлекают из губки каким-либо способом, например, кислотой, растворящей урановую соль. Потом обычный процесс обогащения.
Сейчас важен сам факт - идет гонка за урановое сырье, то есть народ понял - надо строить АЭС, на ветряки и панели надежды нет.
Я бы поверил, если бы они это рассказали в танце.
Не получится, индийское законодательство строго запрещает петь и танцевать при даче показаний, это известно )
А какой уран извлекают - 235 или 238?
ну вот, стоило цыганам прикупить ядреный самовар так начались оптимизации.
Индусы таки нащупали фукусимский морской поток, ой-вей.
В прошлом веке попалась такая история. Исследовали возможность трансмутации в золото. Понятно было, что процесс возможен, но экономически неэффективен. Надежду вселяло только то, что у одного из исследователей выход золота был экстремально высок. Исследования прекратили после того, как обнаружили причину. Ученый не обратил внимание на то, что он лапал своими руками свои очки с золотой оправой. А потом этими же руками брался за исследуемые образцы.
Вот тоже интересно сколько энтот макропористый ионный адсорбент в производстве стоит? Почём расходники?
Страницы