Wetenschappers halen ongekend veel uranium uit zeewater: 4,5 miljard ton oceaanreserve lijkt niet langer 'onbereikbaar'

In dit artikel:

Onderzoekers hebben een nieuw materiaal ontwikkeld dat voor het eerst recordhoeveelheden uranium uit natuurlijk zeewater haalt, waardoor de lange tijd onbereikbare oceaanvoorraad ineens realistischer wordt als bron voor kernbrandstof. De oceaan bevat naar schatting 4,5 miljard ton opgelost uranium — ver boven de ongeveer 17 miljoen ton bekende landreserves — maar winnen is lastig vanwege de zeer lage concentraties en de aanwezigheid van concurrerende ionen en organisch materiaal.

Het team onder leiding van dr. Xishi Tai (Weifang University) en dr. Zhenli Sun (North China Electric Power University) publiceerde de bevindingen recent in Sustainable Carbon Materials. Zij ontwierpen een nieuwe klasse sulfonische covalente organische raamwerken (S-COFs) waarbij het cruciale verschil niet alleen in de chemische samenstelling zit, maar in de manier waarop de lagen op elkaar liggen. Met een bewuste AB-stapeling creëren de lagen nauw omsloten pockets met sulfonische groepen die uraniumionen via vierpuntsbinding sterk en selectief vasthouden — een aanpak die de conventionele AA-stapeling ver overstijgt.

In natuurlijk zeewater behaalde het beste S-COF binnen 24 uur een opbrengst van 31,5 mg uranium per gram sorbens, een wereldrecord, en toonde het materiaal een ongeveer duizend keer hogere bindingsaffiniteit dan de AA-variant. Ook bleek het selectief: storende ionen zoals vanadium werden grotendeels genegeerd. Die precisie opent ook mogelijkheden voor het terugwinnen van andere schaarse metalen (zoals lithium en kobalt) uit complexe mengsels, relevant voor batterijen, waterzuivering en hightech toepassingen.

Belangrijke obstakels blijven echter bestaan voordat grootschalige toepassing haalbaar is. De sorbenten moeten langdurig bestand zijn tegen zout, stroming, zand en biofouling, tientallen regeneratiecycli doorstaan en goedkoop genoeg geproduceerd kunnen worden om te concurreren met traditionele mijnbouw. COF-materialen zijn wel modulair, licht en chemisch aanpasbaar, wat opschaling vergemakkelijkt.

Hoewel deze S-COFs geen directe, onmiddellijke oplossing bieden voor de tekorten aan uranium, markeren ze een belangrijke stap richting een toekomst waarin de bijna onuitputtelijke oceaanvoorraad mogelijk een substantiële rol kan spelen in de energietransitie. Zoals dr. Tai het stelt: “Naarmate materialen slimmer worden, zullen ze een steeds grotere rol spelen in duurzame energiesystemen.”