Uranio: nuovo sistema di estrazione dall’acqua, imitando le membrane cellulari

Un team di ricercatori cinesi ha sviluppato un nuovo tipo di membrana per estrarre l’uranio dall’acqua di mare o dai laghi salati, facendo luce sul trattamento delle acque reflue e sul recupero dei metalli rari.

Secondo uno studio recentemente pubblicato sulla rivista Advanced Materials, i ricercatori dell’Università di Lanzhou hanno inventato una membrana biomimetica bidimensionale costruita mediante assemblaggio di cariche e legami idrogeno. Questa membrana ha dimostrato prestazioni eccezionali nella separazione precisa degli ioni uranilici, secondo quanto riportato giovedì dal Science and Technology Daily.

L’uranio è una risorsa fondamentale nell’industria nucleare. Per molto tempo la Cina ha dovuto affrontare una carenza di risorse di minerale di uranio, e attualmente si sta rivolgendo a Kazakistan per riuscirne a ottenere a sufficienza. Sebbene l’acqua di mare e i laghi salatie contengano una grande quantità di ioni uranilici a bassa concentrazione, il processo di estrazione di questi ioni in modo economico ed efficace rimane una sfida.

Negli ultimi anni, i materiali bidimensionali come il grafene sono diventati il fulcro della tecnologia di separazione degli ioni. Tuttavia, le membrane di grafene sono soggette a danni strutturali in caso di alta pressione o dopo un uso prolungato.

Ispirato dalla capacità naturale delle pareti cellulari delle piante di riorganizzarsi in strutture più forti e più dense sotto pressione, il team di ricerca ha combinato il grafene con batteri ingegnerizzati per costruire una membrana biomimetica bidimensionale densa e stabile.

Combinazione Grafene-DNA per l’ottenimento della nuova membrana di filtrazione dell’acqua

I risultati dello studio mostrano che la nuova membrana non solo aumenta la resistenza meccanica di oltre 12 volte rispetto alle membrane originali in ossido di grafene, ma raggiunge anche una precisa cattura degli ioni uranilici.

Li Zhan, l’autore corrispondente dell’articolo, ha affermato che questo risultato fornisce un metodo efficiente e sostenibile per estrarre l’uranio dall’acqua di mare.

Secondo Tian Longlong, un altro membro del team, questa nuova membrana presenta il vantaggio di un’elevata selettività e stabilità, oltre a un basso consumo energetico, che dovrebbe favorire l’industrializzazione del recupero delle risorse di uranio.

Il team sta ancora ottimizzando il design della struttura della membrana e i processi di produzione su larga scala per accelerare l’applicazione della tecnologia.

L’Università di Lanzhou ha affermato che questa tecnologia ha anche ampie prospettive di applicazione in settori quali il trattamento delle acque, il riciclaggio delle acque reflue e il recupero energetico. Può aiutare ad affrontare questioni globali come la carenza di risorse, le crisi energetiche e l’inquinamento ambientale.

La depurazione dagli ioni di uranio permette non solo di estrarre un minerale importante per  la produzione di energia nucleare, ma anche di depurre le acque da un elemento pesante, potenzialmente tossico in alte percentuali.