آرزو کیهان
گروه علم و فناوری

کشورهایی که به دنبال راهبردهای بلندمدت برای تولید انرژی پاک هستند، نقش انرژی هسته‌ای را به‌عنوان ستون پایدار تولید برق کم‌کربن، پررنگ‌تر از گذشته می‌دانند. با این حال، این صنعت با چالشی بنیادی روبه‌روست؛ منابع قابل استخراج اورانیوم در معادن زمینی رو به کاهش‌ هستند و ذخایر زمینی فعلی ممکن است تنها چند دهه دیگر بتواند از مصرف پشتیبانی کند. علاوه بر این، هزینه‌ اکتشاف ذخایر جدید هم شیبی صعودی دارد. این موضوع، توجه جامعه علمی را بار دیگر به سمت استخراج اورانیوم از آب دریا معطوف کرده است؛ روشی که تاکنون به دلیل دشواری‌های فنی، چندان مورد استقبال قرار نگرفته است.

یک طراحی نوآورانه
 اقیانوس‌ها نزدیک به ۴.۵ میلیارد تن اورانیوم در خود دارند اما غلظت فوق‌العاده پایین آن و رقابت شدید یون‌ها، میکروب‌ها و مواد آلی برای جذب سطحی، روند بازیابی را بشدت پیچیده می‌کند. در چنین شرایطی، تیمی از پژوهشگران چینی موفق شده‌اند با تغییر آرایش لایه‌های داخلی چهارچوب‌های آلی کووالانسی سولفونیک (S-COFs) و ایجاد خانواده جدیدی از این ماده، اورانیوم بیشتری از دریا استخراج کنند.(چهارچوب‏‌های آلی کووالانسی، پلیمرهای متخلخل بلوری هستند که با رویکرد پایین به بالا از واحدهای مولکولی اتصال یافته با پیوندهای کووالانسی ساخته می‌شوند). در این مسیر، فضایی محدود و دقیق ایجاد شد که کاملاً با شکل و هماهنگی یون‌های اورانیوم منطبق است. در این ساختار، گروه‌های سولفونیک مانند یک محفظه، یون‌های اورانیوم را به دام می‌اندازند.
آزمایش‌ها نشان می‌دهد که این ساختار جدید توانسته تحولی خیره‌کننده ایجاد کند. در آزمایشی که در آب دریای واقعی انجام شده، این ماده توانسته در تنها یک روز، حدود ۳۱.۵ میلی‌گرم اورانیوم به ازای هر گرم جاذب استخراج کند؛ رکوردی که تاکنون هیچ فناوری دیگری به آن نزدیک نشده است. محققان این نتیجه را بالاترین عملکرد ثبت‌شده در استخراج اورانیوم از آب دریا می‌دانند. به باورمحققان، این یافته، می‌تواند راهکارهای تازه‌ای برای جداسازی یون‌های ارزشمند دیگر از محیط‌های پیچیده فراهم آورد.
با وجود این دستاورد بزرگ، مسیر تجاری‌سازی این فناوری هنوز با چالش‌هایی جدی همراه است. هر ماده‌ای که قرار باشد در محیط واقعی دریا به کار گرفته شود، باید در برابر فشار موج آب دریا، شوری بالا، رسوب‌گذاری و فرسایش، پایدار بماند. همچنین باید برای دفعات متعدد بازسازی شود بدون آنکه ساختار خود را از دست بدهد و درنهایت، با هزینه‌ای رقابتی نسبت به روش‌های برداشت از منابع زمینی، تولید شود.