Voor de eerste keer, onderzoekers van Pacific Northwest National Laboratory en LCW Supercritical Technologies hebben vijf gram yellowcake gemaakt - een poedervorm van uranium die wordt gebruikt om brandstof te produceren voor de productie van kernenergie - met behulp van acrylvezels om het uit zeewater te halen.

"Dit is een belangrijke mijlpaal, " zei Gary Gill, een onderzoeker bij PNNL, een nationaal laboratorium van het ministerie van Energie, en de enige met een mariene onderzoeksfaciliteit, gevestigd in Sequim, Wash. "Het geeft aan dat deze benadering uiteindelijk commercieel aantrekkelijke nucleaire brandstof kan opleveren die is afgeleid van de oceanen - de grootste bron van uranium op aarde."

Dat is waar LCW, een Moskou, Idaho clean energy company komt binnen. LCW met vroege steun van PNNL via DOE's Office of Nuclear Energy, ontwikkelde een acrylvezel die opgelost uranium aantrekt en vasthoudt dat van nature aanwezig is in oceaanwater.

"We hebben chemisch gemodificeerde reguliere, goedkoop garen, om het om te zetten in een adsorbens dat selectief is voor uranium, efficiënt en herbruikbaar, " zei Chien Wai, voorzitter van LCW Supercritical Technologies. "De mogelijkheden van PNNL bij het evalueren en testen van het materiaal, zijn van onschatbare waarde geweest om deze technologie vooruit te helpen."

Wai is een voormalig professor aan de Universiteit van Idaho die, samen met collega Horng-Bin Pan, was betrokken bij eerder door DOE gefinancierd onderzoek om materialen te ontwikkelen om de binnenlandse beschikbaarheid van uranium te vergroten, die momenteel voornamelijk in de VS wordt geïmporteerd.

Wai richtte LCW op en, met financiering van het Small Business Innovation Research-programma, werkte een nieuwe aanpak uit om het uranium te adsorberen op een molecuul of ligand dat chemisch gebonden is aan de acrylvezel. Het resultaat is een golvend uitziend polymeer adsorbens dat kan worden ingezet in een mariene omgeving, is duurzaam en herbruikbaar.

Het adsorberende materiaal is goedkoop, volgens Wai. In feite, hij zei, zelfs afvalgaren kan worden gebruikt om de polymeervezel te maken. De adsorberende eigenschappen van het materiaal zijn omkeerbaar, en het opgevangen uranium komt gemakkelijk vrij om te worden verwerkt tot yellowcake. Een analyse van de technologie suggereert dat deze concurrerend kan zijn met de kosten van uranium dat wordt geproduceerd door middel van landmijnbouw.

PNNL-onderzoekers hebben tot nu toe drie afzonderlijke tests van de prestaties van het adsorbens uitgevoerd door het bloot te stellen aan grote hoeveelheden zeewater uit Sequim Bay naast het Marine Sciences Laboratory. Het water werd in een tank gepompt ter grootte van een groot bubbelbad.

"Voor elke toets we hebben ongeveer een maand lang ongeveer twee pond van de vezel in de tank gedaan en het zeewater er snel doorheen gepompt, om de omstandigheden in de open oceaan na te bootsen", zei Gill. "LCW haalde vervolgens het uranium uit het adsorbens en, van deze eerste drie tests, we hebben ongeveer vijf gram - ongeveer wat een nikkel weegt. Het klinkt misschien niet als veel, maar het kan echt oplopen."

Gill merkt op dat zeewater ongeveer drie delen per miljard uranium bevat. Naar schatting zit er minstens vier miljard ton uranium in zeewater, dat is ongeveer 500 keer de hoeveelheid uranium waarvan bekend is dat het in ertsen op het land voorkomt, die moet worden gedolven.

De winning van ondergronds uranium heeft milieu-uitdagingen die men niet tegenkomt bij de winning ervan uit de oceanen. En Wai zegt de vezels, die affiniteit hebben met meer zware metalen dan alleen uranium, kan waarschijnlijk op een dag worden gebruikt om zelf giftige waterwegen op te ruimen. Hij zegt dat de vezels de potentie hebben om vanadium te extraheren, een duur metaal dat wordt gebruikt in grootschalige batterijen, uit de oceanen in plaats van het uit de grond te ontginnen.

Voor nu, op basis van de succesvolle opschalingstests in Sequim en de aanzienlijke productie van yellowcake, LCW vraagt ​​verdere SBIR-financiering aan voor een demonstratie van een uraniumwinningsveld, onder leiding van PNNL, in de Golf van Mexico, waar het water veel warmer is. Het materiaal presteert veel beter in warmer water en de winningssnelheden in de Golf zullen naar verwachting drie tot vijf keer hoger zijn, waardoor het zuiniger wordt om uranium uit zeewater te halen.

De adsorptietechnologie wordt momenteel in licentie gegeven aan LCW.