Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã sáng chế một loại vật liệu mới – lấy cảm hứng từ các mạng lưới mạch máu có thể tách uranium từ nước biển hiệu quả gấp 20 lần so với các phương pháp tiếp cận khác.
Uranium là nguyên tố phóng xạ tự nhiên dùng để cung cấp nhiên liệu cho các nhà máy điện hạt nhân. Khi nhu cầu điện hạt nhân tăng lên trên toàn cầu, nhu cầu về uranium cũng ngày càng tăng.
Uranium là tài nguyên hữu hạn. Các nhà khoa học ước tính biển chứa tới hơn 4,5 tỷ tấn uranium, gấp khoảng 1.000 lần trữ lượng trên đất liền. Vì vậy, chiết xuất uranium từ nước biển có thể là một giải pháp bền vững hơn cho năng lượng hạt nhân.
Cảm hứng từ các phân dạng như mạch máu cho phép tối ưu hóa sự trao đổi và chuyển hóa các chất
Một bài toán đặt ra khi mà nồng độ uranium trong nước biển rất thấp, ước tính khoảng 3,3 microgram mỗi lít, khiến việc khai thác uranium trong nước biển trở nên khó khăn và tốn kém hơn nhiều so với khai thác từ lòng đất.
Triển vọng dùng uranium ở đại dương làm nhiên liệu cho năng lượng hạt nhân được giới khoa học nhận ra từ những năm 1950, nhưng phải đến những năm 1980, các nhà nghiên cứu Nhật Bản mới phát triển được cách chiết xuất nó bằng cách sử dụng một hợp chất hóa học có tên amidoxime để liên kết với hạt uranium trôi nổi.
Nghiên cứu mới của nhóm chuyên gia tại Viện hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) tập trung vào việc nâng cao khả năng hấp phụ hay hút bám của hợp chất này bằng việc tạo ra một màng xốp mô phỏng theo các phân dạng trong tự nhiên, ví dụ như mạch máu.
Qua nghiên cứu, nhóm chuyên gia nhận thấy màng xốp thấm đẫm amidoxime có thể chiết xuất uranium hiệu quả cao gấp 20 lần so với những vật liệu được sử dụng trước đó. Trong 4 tuần, nhóm nhà khoa học nhận thấy 1 gram màng xốp chiết xuất được tới 9,03 milligram uranium từ nước biển tự nhiên, một trong những hiệu suất cao nhất với phương pháp sử dụng màng.
Theo như Yang Lisen, tác giả chính của nghiên cứu cho biết rằng, các phân dạng như mạch máu hiện diện phổ biến trong những hệ thống sinh học. Chúng cho phép tối ưu hóa sự trao đổi và chuyển hóa các chất. Chúng truyền cảm hứng cho chúng tôi thiết kế chất hấp phụ mới.
Theo đánh giá của chuyên gia Alexander Wiechert và Sotira Yiacoumi tại Viện Công nghệ Georgia, chuyên gia Costas Tsouris tại Phòng thí nghiệm Quốc gia Oak Ridge (Mỹ) cho biết vật liệu do nhóm nghiên cứu Trung Quốc thiết kế có thể bằng hoặc vượt trội hơn nhiều chất hấp phụ hiện nay.
(Theo scmp.com)
