Sebuah studi baru mengungkapkan metode efisien untuk mengekstraksi ion uranium dari air laut menggunakan bahan elektroda yang dirancang khusus. Pendekatan ini menawarkan alternatif berkelanjutan dibandingkan penambangan uranium tradisional, yang berpotensi mengubah laut menjadi sumber bahan bakar nuklir yang sangat besar.
Sebagian besar permukaan bumi ditutupi oleh lautan yang kaya akan beragam kehidupan. Menariknya, perairan yang luas ini juga mengandung distribusi ion uranium yang encer. Mengekstraksi ion-ion ini berpotensi menawarkan sumber bahan bakar terbarukan untuk pembangkit listrik tenaga nuklir. Sebuah studi baru-baru ini di Sains Pusat ACS memperkenalkan bahan baru yang dirancang untuk ekstraksi elektrokimia. Inovasi ini lebih efektif dalam menangkap ion uranium yang sulit ditangkap dari air laut dibandingkan teknik sebelumnya.
Reaktor tenaga nuklir melepaskan energi yang tersimpan secara alami di dalam reaktor atom dan mengubahnya menjadi panas dan listrik dengan memisahkan atom-atom — sebuah proses yang dikenal sebagai fisi. Uranium merupakan unsur yang disukai untuk proses ini karena semua bentuknya tidak stabil dan bersifat radioaktif, sehingga mudah terurai.
Saat ini, logam ini diekstraksi dari batuan, namun simpanan bijih uranium terbatas. Namun, Badan Energi Nuklir memperkirakan 4,5 miliar ton uranium mengambang di lautan kita sebagai ion uranil terlarut. Cadangan ini 1.000 kali lebih besar dibandingkan cadangan di darat. Namun, mengekstraksi ion-ion ini terbukti sulit karena bahan yang digunakan tidak memiliki luas permukaan yang cukup untuk memerangkap ion-ion tersebut secara efektif. Jadi, Rui Zhao, Guangshan Zhu, dan rekannya ingin mengembangkan bahan elektroda dengan banyak sudut dan celah mikroskopis yang dapat digunakan dalam penangkapan elektrokimia ion uranium dari air laut.
Kain berlapis baru ini secara efektif mengakumulasi uranium (berwarna kuning) pada permukaannya dari air laut yang mengandung uranium. Kredit: Diadaptasi dari ACS Central Science, 2023, DOI: 10.1021/acscentsci.3c01291
Pengembangan Bahan Elektroda Inovatif
Untuk membuat elektroda, tim memulai dengan kain fleksibel yang ditenun dari serat karbon. Mereka melapisi kain dengan dua monomer khusus yang kemudian dipolimerisasi. Selanjutnya, mereka mengolah kain tersebut dengan hidroksilamina hidroklorida untuk menambahkan gugus tengahoksim ke polimer. Struktur kain yang alami dan berpori menciptakan banyak kantong kecil tempat midoksim bersarang dan dengan mudah menjebak ion uranil.
Dalam percobaan mereka, para peneliti menempatkan kain yang dilapisi sebagai katoda dalam air laut yang bersumber secara alami atau air laut yang mengandung uranium, menambahkan anoda grafit, dan melewatkan arus siklik di antara elektroda. Seiring waktu, endapan berbasis uranium berwarna kuning cerah menumpuk di kain katoda.
Dalam pengujian menggunakan air laut yang dikumpulkan dari Laut Bohai, elektroda tersebut mengekstraksi 12,6 miligram uranium per gram bahan aktif berlapis selama 24 hari. Kapasitas bahan yang dilapisi lebih tinggi dibandingkan kebanyakan bahan ekstraksi uranium lainnya yang diuji oleh tim. Selain itu, penggunaan elektrokimia untuk menjebak ion-ion ini tiga kali lebih cepat dibandingkan membiarkannya terakumulasi secara alami pada kain. Para peneliti mengatakan bahwa penelitian ini menawarkan metode yang efektif untuk menangkap uranium dari air laut, yang dapat membuka lautan sebagai pemasok bahan bakar nuklir baru.
Referensi: “Elektroda Kerangka Aromatik Berpori yang Berdiri Sendiri untuk Ekstraksi Uranium Elektrokimia yang Efisien” oleh Dingyang Chen, Yue Li, Xinyue Zhao, Minsi Shi, Xiaoyuan Shi, Rui Zhao dan Guangshan Zhu, 13 Desember 2023, Sains Pusat ACS.
DOI: 10.1021/acscentsci.3c01291
Para penulis mengakui pendanaan dari Program Penelitian dan Pengembangan Kunci Nasional Tiongkok, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam Nasional Tiongkok, Proyek Departemen Pendidikan Provinsi Jilin, Yayasan Ilmu Pengetahuan Alam dari Departemen Sains dan Teknologi Provinsi Jilin, Yayasan Dasar Dana Penelitian untuk Universitas Pusat, dan proyek “111”.
NewsRoom.id
