چین میکروموتور خودران برای استخراج اورانیوم از آب دریا تولید کرد: تحولی جدید در فناوری استخراج منابع

اورانیوم همچنان به عنوان سوخت اصلی راکتورهای هسته‌ای در جهان شناخته می‌شود و به همین دلیل تأمین منابع پایدار آن از اهمیت بالایی برخوردار است. یکی از منابع عمده اورانیوم که در دسترس است، آب دریا است که غلظت کمی از این ماده را در خود دارد. به رغم وجود حدود ۴.۵ میلیارد تن اورانیوم محلول در آب دریا، فرآیند استخراج این ماده به دلیل غلظت پایین، همواره پیچیده و از نظر اقتصادی غیرمفید بوده است. با این حال، یک تیم تحقیقاتی در چین با طراحی میکروموتوری خودران که قادر به پیمایش در آب است، به تازگی گامی بزرگ در جهت حل این مشکل برداشته است.

طراحی میکروموتور نوری خودران برای استخراج اورانیوم

محققان آکادمی علوم چین یک میکروموتور نوری نوآورانه ساخته‌اند که قادر به حرکت در آب و جذب فعال یون‌های اورانیوم است. این سیستم بر پایه یک چارچوب فلزی-آلی (MOF) طراحی شده که نور را به حرکت تبدیل می‌کند و به این ترتیب اجازه می‌دهد تا این میکروموتور به عنوان یک جمع‌کننده خودران در مقیاس میکرو عمل کند. این میکروموتورها از نور و مواد خاصی برای حرکت در آب بهره می‌برند و در نتیجه می‌توانند به طور فعال یون‌های اورانیوم را جذب کنند.

نحوه عملکرد میکروموتور نوری

این میکروموتورهای نوری که به طور خاص برای استخراج اورانیوم طراحی شده‌اند، با استفاده از نور حرکت کرده و در آب پخش می‌شوند. این ذرات میکروسکوپی با قطر تقریبی ۲ میکرومتر، که به مراتب از موی انسان نازک‌تر هستند، در تماس با پراکسید هیدروژن نیرو تولید کرده و در آب حرکت می‌کنند. این حرکت می‌تواند با سرعتی حدود ۷ میکرومتر در ثانیه انجام شود، که این امکان را برای میکروموتور فراهم می‌آورد تا به‌طور فعال در آب به جستجوی یون‌های اورانیوم بپردازد.

عملکرد بالای میکروموتورها در استخراج اورانیوم

در آزمایش‌های انجام‌شده، میکروموتورهای نوری با سرعت بالا و راندمان عالی در جذب اورانیوم عمل کردند. این میکروموتورها توانستند تا ۴۰۶ میلی‌گرم اورانیوم را در هر گرم جذب کنند، که به نسبت فناوری‌های مرسوم بسیار کارآمدتر است. این فناوری می‌تواند به‌طور قابل توجهی فرآیند استخراج اورانیوم را بهبود بخشیده و آن را از نظر اقتصادی قابل توجیه کند.

مزایای فناوری میکروموتور فعال

برخلاف روش‌های معمولی استخراج که به جاذب‌های غیرفعال متکی هستند، میکروموتور نوری فعال قادر است در آب حرکت کرده و یون‌های اورانیوم را به‌طور خودکار جذب کند. این سیستم با بهره‌گیری از انرژی نور خورشید، کارایی بیشتری در مقایسه با سیستم‌های ثابت دارد و همچنین سازگارتر با محیط زیست است. این فناوری جدید، که مشابه با رفتارهای بیولوژیکی شکارچی-شکارچی عمل می‌کند، در آزمایش‌های کنترل‌شده نشان داد که میکروموتورها توانایی حرکت هماهنگ دسته‌جمعی و حتی “شکار” یون‌های اورانیوم را دارند.

چشم‌اندازهای آینده و چالش‌ها

اگرچه این فناوری نتایج امیدوارکننده‌ای نشان داده است، اما هنوز در مراحل اولیه توسعه خود قرار دارد. یکی از چالش‌های اصلی در این فناوری محدودیت‌های محیطی است. به عنوان مثال، محیط‌های با شوری بالا مانند دریاچه‌های نمک می‌توانند عملکرد میکروموتورها را محدود کنند. علاوه بر این، به گفته ژو، سرپرست تیم تحقیقاتی، این فناوری نیاز به تحقیقات بیشتر و پیشرفت‌های مهندسی دارد تا بتوان آن را به‌طور مؤثر در دنیای واقعی به کار گرفت.

میکروموتورهای نوری خودران تولید شده توسط محققان چینی نویدبخش یک تحول بزرگ در زمینه استخراج اورانیوم از منابع آبی هستند. این فناوری می‌تواند به طور قابل توجهی فرآیندهای استخراج اورانیوم را بهبود بخشیده و آن را از نظر اقتصادی مقرون به صرفه‌تر و سازگارتر با محیط زیست کند. با این حال، هنوز موانع فنی و مقیاس‌پذیری زیادی وجود دارد که باید برطرف شود تا این فناوری به‌طور عملی در صنعت انرژی هسته‌ای مورد استفاده قرار گیرد.