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Investigadores de la Academia China de Ciencias han desarrollado un micromotor impulsado por luz que navega por el agua, captura iones de uranio y podría abrir una nueva ruta para explorar los 4.500 millones de toneladas disueltas en el océano, aunque la tecnología aún enfrenta desafíos de escala.
La extracción de uranio del agua de mar ha logrado un nuevo avance con investigadores liderados por chinos, quienes han creado un micromotor impulsado por luz capaz de navegar en el agua y capturar activamente iones del combustible utilizado en reactores nucleares.
La extracción de uranio avanza con micromotor impulsado por luz
La tecnología fue desarrollada por un equipo de la Academia China de Ciencias, en el Instituto de Lagos Salados de Qinghai. El sistema utiliza una estructura metalorgánica, conocida como MOF, capaz de convertir la luz en movimiento y actuar como un colector autopropulsado a microescala.
El uranio sigue siendo un combustible esencial para los reactores nucleares. Aunque existen alrededor de 4.500 millones de toneladas disueltas en el agua de mar, la concentración extremadamente baja siempre ha hecho que la extracción sea técnicamente compleja y económicamente inviable.
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La búsqueda de soluciones en el océano tiene relación directa con la expansión de la capacidad nuclear china. Como el país aún depende de importaciones, garantizar un suministro estable de uranio se ha convertido en una prioridad estratégica para Pekín.
Partículas porosas se mueven en el agua y capturan iones
A escala microscópica, el equipo produjo partículas porosas similares a esponjas, de aproximadamente 2 micrómetros de diámetro. Son mucho más finas que un cabello humano y su composición química interna se ajustó para mantener la estabilidad a largo plazo en ambientes acuosos.
Estas partículas funcionan como micromotores. Cuando se exponen a pequeñas cantidades de peróxido de hidrógeno, generan propulsión y se desplazan por el agua a unos 7 micrómetros por segundo, reemplazando la difusión pasiva por navegación activa.
La exposición a la luz aumenta el rendimiento del sistema. En esta condición, las partículas se aceleran, casi duplican su velocidad y obtienen un impulso impulsado por energía solar, lo que refuerza el potencial del material como colector activo.
En las pruebas de laboratorio, los micromotores demostraron una alta eficiencia en la extracción de uranio del agua. El material capturó hasta 406 miligramos por gramo, y el uranio se convirtió en una forma mineralizada estable, facilitando la separación y el almacenamiento seguro.
La tecnología intenta superar los límites de los adsorbentes tradicionales
El nuevo sistema se diferencia de los adsorbentes convencionales porque no depende solo del contacto pasivo con los iones de uranio. En lugar de permanecer inmóvil, el micromotor navega por el agua para localizar y capturar el material.
Yongquan Zhou, líder del equipo de investigación, afirmó que trabajos anteriores con micromotores impulsados por luz no tenían un enfoque específico en la extracción de uranio. La tecnología de base ya existía, pero su aplicación en este campo aún permanecía relativamente poco explorada.
El comportamiento autónomo es uno de los puntos centrales del avance. Alimentado por luz, el micromotor se desplaza solo y ofrece un enfoque más eficiente energéticamente, además de ser ambientalmente más adecuado que los materiales tradicionales y estáticos.
En experimentos controlados, los investigadores también registraron comportamientos emergentes parecidos a dinámicas biológicas de depredador y presa. Cuando los micromotores activos se combinaron con partículas coloidales pasivas, surgieron patrones similares a la caza, la huida y el movimiento coordinado en enjambre.
Estas interacciones cambiaron conforme la concentración de combustible fue alterada. El resultado reforzó la complejidad del sistema a microescala y mostró que el movimiento activo puede influir directamente en el modo en que las partículas interactúan en el ambiente acuoso.
La investigación aún enfrenta desafíos de escala
Gran parte del trabajo experimental fue realizado por Ikram Muhammad. Para Zhou, el concepto también puede ampliarse en el futuro para recuperar otros elementos estratégicos, como el rubidio y el cesio.
A pesar de los prometedores resultados iniciales, la tecnología aún se encuentra en una etapa temprana. La aplicación práctica depende de nuevas investigaciones, mejoras de ingeniería y soluciones para ampliar el sistema más allá de las pruebas de laboratorio.
Ambientes de alta salinidad, como lagos salados, aún limitan el funcionamiento de los micromotores. Este obstáculo mantiene la extracción de uranio por micromotores activos como una tecnología en desarrollo, con potencial relevante, pero aún distante de un uso amplio.
Con información de South China Morning Post.
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