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Una nueva estructura organometálica mejora la captación de las altas cantidades de uranio disueltas en los océanos

Una nueva estructura organometálica mejora la captación de las altas cantidades de uranio disueltas en los océanos
El estudio, liderado por el Profesor Lin, de la Universidad de Carolina del Norte, ha obtenido resultados cuatro veces mejor que los de los absorbentes plásticos.

Una investigación, dirigida por el Profesor Lin, de la Universidad de Carolina del Norte, y publicada el mes pasado en el periódico Chemical Science de la Real Sociedad de Química, ha abierto una nueva vía para la captación del uranio disuelto en los océanos. El equipo científico ha desarrollado una estructura organometálica capaz de captar hasta cuatro veces más cantidad de este elemento de lo que consiguen los absorbentes plásticos que se emplean en la actualidad. A falta de pruebas más contundentes fuera de laboratorio, son muchas las voces que califican de prometedores los resultados.

Los océanos mundiales contienen cerca de mil veces más uranio que las reservas convencionales, y los investigadores llevan décadas intentando desarrollar un sistema eficiente para extraerlo. Los expertos aseguran que es importante encontrar ese tipo de tecnología porque podría servir como un seguro en caso de que el suministro de uranio para los reactores nucleares escaseara en algún momento.

En la actualidad, el sistema más avanzado para lograr este propósito emplea fibras plásticas con captadores químicos de uranio incrustados en su superficie. Ahora, un equipo científico, liderado por Wenbin Lin, profesor de Química en la Universidad de Carolina del Norte en Chaped Hill, ha diseñado una estructura organometálica para recoger iones comunes con contenido en uranio disueltos en agua marina. En los test de laboratorio con agua marina creada artificialmente, el material se ha comportado, al menos, cuatro veces mejor que los absorbentes de plástico en la captación de potencial combustible nuclear.

Las estructuras organometálicas están consideradas como una solución muy prometedora para ciertas aplicaciones tecnológicas, entre las que se incluyen el almacenamiento de gases y las separaciones químicas. Sus estructuras pueden ser calibradas para diferentes propósitos, lo que les permite comportarse como extremadamente porosas en áreas muy altas de una superficie –un tipo de magnitud más alta que la de las zeolitas, el material poroso que se emplea actualmente en muchos absorbentes comerciales-. Además, al igual que sucede con los polímeros orgánicos, las estructuras organometálicas cuentan con superficies que pueden ser modificadas para captar moléculas específicas.

Una de las razones que están detrás del desafío para obtener iones con contenido en uranio del agua del mar de forma eficiente es que se dan en una concentración extremadamente baja, de tres partes por billón. El método actual, que ha sido probado de forma eficiente a una escala bastante alta, conlleva abandonar grandes cantidades de absorbentes plásticos en el océano y dejarlos allí durante varias semanas antes de recuperarlos y extraer de ellos las cargas de uranio. El problema es que el océano contiene muchos otros iones que pueden adherirse al absorbente y bloquear la captación de uranio, inutilizando el proceso.

Los materiales más avanzados, que pueden ser reutilizados varias veces, puede extraer entre tres y cuatro miligramos de uranio por gramo de plástico en cada utilización, según Costas Tsouris, un investigador del Oak Ridge National Laboratory que trabaja en este sistema. En el laboratorio y sin la competencia de otros iones, el material diseñado por Lin recoge más de 200 miligramos de uranio por gramo de absorbente. Esta afinidad con el uranio, asegura Lin, es debida al diseño tan preciso de la estructura tridimensional del material. Los grupos químicos orgánicos que se apropian del uranio están organizados entre los poros de las estructuras organometálicas para formar “bolsas de recogida”, afirma en declaraciones a la Revista Tecnológica del MIT.

Tsouris califica los resultados como “muy alentadores” pero advierte de que todavía queda por comprobar cómo reacciona el material en condiciones más reales. En el agua del mar, donde otros iones competirán por la captación, el compuesto podría no funcionar tan bien como en las demostraciones de laboratorio, indica Erich Schneider, profesor de Ingeniería Nuclear y Radiación en la Universidad de Texas, en Austin, que tampoco ha estado involucrado en esta nueva investigación. No obstante, el nuevo material es “muy prometedor”, asegura Schneider a la Revista Tecnológica del MIT, puesto que funciona mejor de lo que lo han hecho los mejores materiales disponibles en condiciones similares.

El uranio obtenido por medio del proceso tradicional costaría hoy entre mil y dos mil dólares por kilogramo, lo que supone entre diez y veinte veces el precio actual de mercado, señala Schneider. El nuevo proceso podría reducir significativamente los costes de un elemento cuyos precios han subido recientemente hasta situarse alrededor de los 300 dólares por kilo, en niveles iguales a los del año 2007.

Lin cree que es posible desarrollar una estructura organometálica que, al menos, sea varias veces mejor que el sistema actual. El científico considera que su laboratorio puede explotar las modificaciones de estos materiales híbridos para mejorar su afinidad con los iones que contienen uranio y para calibrar mejor las debilidades en el funcionamiento de su hallazgo que futuros tests puedan revelar.
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