In zee is wel vijfhonderd keer meer uranium te vinden dan in mijnen. Een Chinese onderzoeksgroep laat zien hoe je die paar microgram splijtstof uit een liter zeewater haalt.

Willen we door met kernenergie, dan hebben we voorlopig uranium nodig als splijtstof. In aardse mijnen is nog zo’n acht miljoen ton van dat zware element voorhanden, of twee keer zoveel als we moeilijker winbare (en dus duurdere) delfstoffen zoals schist of carbonatiet aanspreken. Vergeet dat krabbelen in de aarde, schrijven de Chinese onderzoeker Yihui Yuan en zijn collega’s nu in het wetenschapsblad Nature: in de toekomst halen we splijtstoffen uit zeewater.

Met ons huidige verbruik is er is reguliere mijnbouw genoeg voor zo’n 135 jaar kernenergie. Dat staat in het Red Book 2020, het tweejarige overzicht van uraniumvoorraden en -gebruik van de Nuclear Energy Agency. Schraap alle mijnen leeg en je kunt tot 250 jaar doorsplijten; daarna is de yellowcake (een felgele tussenstap in uraniumproductie) op. Maar in zeewater is wel vier miljard ton uranium aanwezig, genoeg om 65.000 jaar kernenergie op te wekken. Kleine hobbel: die paar uraniumatomen per miljard moleculen water moet je wel uit een gigantische bak zeewater zien te filteren.

Lees ook:

• Iran daagt Biden uit met uraniumverrijking
• Wat is radioactieve straling eigenlijk?
• Quiz: test je kennis over kernenergie

Antimicrobiële gel

Met een slimme gel weten Yihui Yuan en zijn team het enorm verdunde uranium uit zee te halen. De onderzoekers vonden voor die monsterklus een eiwitmolecuul dat makkelijk bindt aan uraniumoxide – de vorm waarin de splijtstof in zee voorkomt. Hun gekozen molecuul heeft ook nog eens een antimicrobiële werking. Daardoor groeien er nauwelijks algen en ander leven op de Chinese uraniumfilters en kunnen die langer mee.

Yuan en zijn team hebben hun filterende gel alleen nog maar in het lab getest, maar wel met echt zeewater. Na drie weken onderdompelen zit de gel ‘vol’: elke gram heeft dan 0,007 gram uranium opgenomen. Na chemisch schoonspoelen om het uranium eruit te wassen kan de substantie zo weer terug het zeewater in. Na dertig van zulke cycli is de rek er wel uit, schrijft het team in Nature. Tijdens zijn hele levensduur kan elke gram gel 0,15 gram uranium oogsten.

Economische kernbrandstof

De vondst van Yuan zou zelfs economisch rendabel zijn – tenminste, dat denken de onderzoekers zelf. “In de afgelopen decennia schommelde de uraniumprijs tussen de 60 en 300 dollar per kilogram. We schatten dat wij uranium kunnen produceren voor een prijs tussen de 204 en 293 dollar per kilogram.”

Halen we kernbrandstof in de toekomst uit zee? De prestatie van Yuans team is misschien knappe wetenschap, maar hoogleraar reactortechniek Jan Leen Kloosterman van de TU Delft is niet onmiddellijk enthousiast.

“Uranium winnen uit zeewater is alleen voor de écht lange termijn relevant”, stelt Kloosterman. “Veel van het huidige onderzoek richt zich juist op generatie-IV reactoren waarin je ook thorium of uranium-238 kunt gebruiken.” Die stabiele isotoop van uranium komt honderdvijftig keer vaker voor dan het splijtbare uranium-235. “Met nieuwe techniek kunnen we uit bestaande mijnbouw voor duizenden jaren voldoende uranium halen.”

Wat weet jij eigenlijk van kernenergie en -reactoren? Test het met deze KIJK-kennisquiz!

Bronnen: Nature, NEA Red Book

Beeld: Nuclear Regulatory Commission, VS

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!