Исследователи из китайского Исследовательского института биоэнергетики и биопроцессных технологий Циндао (QIBEBT) разработали органический материал для извлечения урана из морской воды. По сообщению института, полученный материал является экономически эффективным и обладает «исключительной способностью к адсорбции урана». Исследование опубликовано в журнале Chemical Engineering Journal, том 495 от 1 сентября 2024 г.

Исследователи выбрали доступный альгинат натрия (SA) и функциональные нити ДНК (DNA) для изготовления гидрогелевых микросфер SA-DNA для селективной адсорбции уранил-ионов () экономически выгодным способом. По сравнению с адсорбентами, использующими для извлечения урана группу аминооксима (AO), гидрогелевые микросферы SA-DNA продемонстрировали значительно более высокую селективность в отношении урана.

Использование функциональных AO-групп значительно повысило эффективность извлечения урана и считается наиболее перспективным подходом для извлечения урана из морской воды. Однако внедрение AO-групп является сложным и дорогостоящим процессом. Кроме того, на эффективность этих групп существенно влияет воздействие других ионов, в частности, ионов ванадия, которые могут связываться сильнее, чем . Помимо этого, поскольку эти адсорбенты доступны в основном в виде порошков или наночастиц, их регенерация после извлечения урана является затруднительной.

Новый адсорбирующий материал представляет собой сочетание ферментов ДНК, которая является особым видом ДНК и композитных микросфер − материала, полученного в результате ионного обмена между альгинатом натрия и ионами кальция. Он экологически безопасен, экономически выгоден, легко синтезируется, обладает впечатляющей механической прочностью и пригоден для вторичной переработки. Согласно исследованию, благодаря способности специфических ферментов ДНК распознавать различные ионы металлов, эти адсорбенты можно использовать и для извлечения других ценных ионов металлов из морской воды.

Извлечение ионов оказалось сложной задачей по нескольким причинам, в том числе из-за крайне низкой концентрации урана в морской воде. В одной тонне морской воды содержится всего 3,3 миллиграмма урана, а также может мешать присутствие других различных ионов в сложной морской среде. Это все равно, что найти 1 г соли в 300000 л пресной воды.

Адсорбционная способность по урану в природной морской воде была в 8,62 раза выше, чем по ванадию, что свидетельствует о значительной селективности гидрогелевых микросфер SA-DNA по отношению к в практическом применении. Новый адсорбент продемонстрировал отличные адсорбционные характеристики при длительном погружении в природную морскую воду, особенно в отношении его сверхвысокой селективности по урану.