Представьте себе бескрайнюю толщу океана, скрывающую в своих глубинах колоссальные запасы ядерного топлива, которые пока остаются практически недосягаемыми. Однако в лабораториях Циндао ситуация начинает меняться. Группа исследователей из Китайской академии наук представила инновационную разработку — материал PhosCage, чьи возможности по извлечению урана из морской воды существенно превосходят планового показатели, установленные Министерством энергетики США. Как сообщает South China Morning Post, это достижение может радикально изменить расстановку сил в глобальной конкуренции за доступ к океаническим ресурсам.
Сердцем технологии стала уникальная губчатая молекулярная структура, созданная учеными в Циндао. Благодаря внедрению фосфатных групп, выполняющих роль химических «ловушек», специалистам удалось добиться поразительных результатов: из природной морской воды адсорбент извлекает до 50,4 мг урана на один грамм вещества. Для сравнения, американская целевая планка составляет всего 6 мг на грамм — то есть китайский показатель превышает западный более чем в восемь раз. Чтобы сделать технологию применимой в реальных условиях открытого моря, ученые трансформировали материал в удобные миллиметровые гранулы. Эти шарики демонстрируют эффективность на уровне 22,55 мг на грамм и способны сохранять свои свойства на протяжении семи циклов использования.
В Циндаоском институте биоэнергетики и биопроцессных технологий подчеркивают, что данное исследование формирует принципиально иной метод добычи и создает фундамент для создания адсорбентов следующего поколения, предназначенных для промышленного масштабирования.
Для самого Китая этот успех имеет стратегическое значение. Страна сталкивается с серьезным дефицитом собственного сырья: согласно статистике Всемирной ядерной ассоциации, в 2024 году объем добычи на внутренних рудниках составил лишь 1600 тонн, в то время как потребность ядерной энергетики оценивается примерно в 13 тысяч тонн. Такая разница делает республику критически зависимой от поставок извне.
Потенциал мирового океана невероятно велик. Если на суше разведано около 7,9 млн тонн урана, то в морской воде его запасы могут достигать 4,5 млрд тонн. Масштабы впечатляют даже в локальном плане: только в Средиземном море сосредоточено около 12 млн тонн, чего теоретически хватило бы всему человечеству на 180 лет. Однако путь к этим богатствам преграждают технологические трудности. Концентрация урана в морской воде ничтожна — всего 3,3 мг на тонну воды, а наличие сопутствующих элементов, в частности ванадия, крайне затрудняет процесс очистки.
Американская наука долгое время пыталась решить эту задачу. Исследователи из Окриджской и Тихоокеанской северо-западной национальных лабораторий вели активную работу, и к 2016 году их разработки позволяли собирать около 6 мг урана на грамм. Однако из-за высокой себестоимости по сравнению с традиционной наземной добычей, после 2018 года американская программа была практически свернута.
Новая разработка команды из Циндао, результаты которой опубликованы в научных изданиях Journal of Hazardous Materials и Separation and Purification Technology, позволила преодолеть часть этих барьеров. В ходе тестов с многокомпонентными смесями металлов новый материал продемонстрировал селективность, отдавая предпочтение именно урану, успешно игнорируя ванадий.
Тем не менее, в SCMP призывают к осторожности. На текущем этапе эксперименты проводились в лабораторных установках, где морская вода пропускалась через систему, а не в суровых условиях открытого океана. Кроме того, вопрос экономической целесообразности и стоимости конечного продукта пока остается открытым. Ближайшей задачей для китайских ученых станет масштабирование технологии и поиск способов снижения производственных издержек.
