طفرة علمية: مادة تستخلص اليورانيوم من البحر بكفاءة أعلى بألف مرة

طوّر فريق علمي مادة مبتكرة ترفع كفاءة استخلاص اليورانيوم من مياه البحر بأكثر من ألف مرة مقارنة بالأساليب التقليدية، في إنجاز هو الأعلى أداءً على الإطلاق في هذا المجال.

وتمكنت المواد الجديدة، المعتمدة على هيكل عضوي تساهمي مُعدّل بمجموعات سلفونية (S-COFs)، تحقيق انتقائية فائقة في التقاط أيونات اليورانيوم من مياه المحيطات، مع تجاهل تام للأيونات المنافسة مثل الفاناديوم.

وسجّلت المادة في الاختبارات العملية قدرة على استخلاص 31.5 ملغم من اليورانيوم لكل غرام منها خلال 24 ساعة فقط.

ويأتي هذا الابتكار في وقت يواجه فيه العالم تحديات متزايدة في توفير مصادر الطاقة النظيفة. حيث يُعد اليورانيوم-235 الوقود الأساسي للطاقة النووية، التي تُعتبر ركيزة أساسية في خطوط خفض الانبعاثات الكربونية عالمياً. لكن المخزونات الأرضية منه محدودة، وتكفي لنحو 70 عاماً فقط بمعدلات الاستهلاك الحالية. في المقابل، تختزن مياه البحار نحو 4.5 مليار طن من اليورانيوم - ما يكفي لتغطية الاحتياجات العالمية لقرون.

وتمكّن الباحثون من تخطي التحدي التاريخي المتمثل في التركيز المنخفض لليورانيوم في مياه البحر، إلى جانب العوامل البيولوجية والكيميائية المعيقة، عبر تصميم مبتكر يعتمد على "هندسة تراكب الطبقات". حيث يُنسّق ترتيب الجزيئات في هيكل المادة لخلق جيب جزيئي مخصص يتناسب بدقة مع شكل وأولوية تنسيق أيونات اليورانيوم.

وأوضح الدكتور شيسي تاي من جامعة ويفانغ، الباحث الرئيسي في الدراسة: "نقدم مفهوماً جديداً يُدعى هندسة وضع التراكب. ومن خلال التحكم الدقيق في ترتيب الطبقات، أنشأنا فراغاً محدداً يتطابق تماماً مع متطلبات اليورانيوم".

بدوره أضاف الدكتور زينلي سون من جامعة شمال الصين للطاقة الكهربائية: "هذه أعلى كفاءة تُسجل لاستخلاص اليورانيوم من مياه البحر الطبيعية. ويفتح عملنا آفاقاً جديدة لاستعادة اليورانيوم وتصميم مواد مستهدفة لأيونات محددة في بيئات معقدة".

وجاء في الدراسة المنشورة في مجلة "المواد الكربونية المستدام" أن المادة لا تتمتع بكفاءة استخلاص عالية فحسب، بل تمتاز أيضاً بإمكانية إعادة الاستخدام، وهي سمة حاسمة للتطبيقات العملية في البيئات البحرية.

ولا تزال الأبحاث مستمرة لتقييم قابلية تطبيق هذه التقنية على نطاق صناعي، لكن الخبراء يؤكدون أن هذا التصميم يمثل نقلة نوعية في تطوير مواد الطاقة المستدامة، ويمهد الطريق أمام تأمين مصدر مستدام لوقود الطاقة النووية، مما يعزز دورها في مشهد الطاقة النظيفة المستقبلي.