Fädige Uranfänger: Forscher haben erstmals Uran direkt aus Meerwasser gewonnen – eine absolute Premiere. Dies gelang mithilfe von absorbierenden Polymerschnüren, die frei von Meerwasser umspült wurden. In einem ersten Test produzierten diese Schnüre immerhin fünf Gramm Uran-Yellowcake. In größerem Maßstab könnte dieses Verfahren Uran deutlich günstiger und umweltschonender gewinnen als der Erzabbau in Minen, so die Forscher.
Das Schwermetall Uran kommt nicht nur in Form von Erzen und Mineralen vor, sondern ist auch im Wasser der Ozeane gelöst. Auf mindestens vier Milliarden Tonnen schätzen Forscher diesen marinen Uranvorrat – das ist 500 Mal mehr als in allen terrestrischen Erzlagerstätten zusammen. Allerdings: Das stark verdünnte Uran aus dem Wasser einzufangen, ist nicht leicht. Denn seine Konzentration liegt nur bei rund drei parts per billion – auf eine Milliarde Wassermoleküle kommt ein Atom Uran.
Schnüre als Absorber
Bereits 2016 jedoch haben US-Forscher eine Methode entwickelt, mit der sich Uran überraschen einfach aus dem Wasser gewinnen lassen könnte. Ihr „Uran-Fänger“ besteht aus Polyethylenschnüren, die organische Amidoxim-Moleküle enthalten. Das gelöste Uran bindet bevorzugt an diese kohlenstoff- und stickstoffhaltigen Verbindungen und reichert sich so an. Später lässt sich das Schwermetall jedoch auch ebenso leicht wieder davon ablösen und isolieren.
Wie effektiv diese Absorberschnüre unter realen Bedingungen funktionieren, haben nun Gary Gill vom Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) und sein Team getestet. „Für jeden Test legten wir rund ein Kilogramm dieser Fasern einen Monat lang in einem Tank und pumpten frisches Meerwasser hindurch“, erklärt der Forscher. Die Pumpgeschwindigkeit wurde so gewählt, dass sie der normalen Strömung im offenen Ozean entsprach.
Fünf Gramm Uran aus einem Kilo Fangschnüren
Das Ergebnis: Schon die ersten drei Testdurchgänge produzierten rund fünf Gramm Yellowcake – ein pulvriges Gemisch verschiedener Uranverbindungen. Dieses gelblich bis bräunliche Pulver entsteht auch beim Erzabbau als erste Verarbeitungsstufe. „Dies ist ein signifikanter Meilenstein“, sagt Gill. „Es belegt, dass dieser Ansatz kommerziell attraktiven Nuklear-Brennstoff direkt aus dem Ozean gewinnen kann – der größten Uranquelle unserer Erde.“
Die Forscher schätzen, dass sich die Ausbeute noch erhöhen lässt – beispielsweise durch den Einsatz dieser Methode in wärmeren Meeresgebieten. Denn dort sei die Absorptionsrate ihrer „Fangschnüre“ deutlich höher. Im Golf von Mexico, wo die nächsten Tests stattfinden sollen, könnten die Schnüre daher drei bis fünfmal mehr Uran einfangen als beim aktuellen Test mit eher kaltem Wasser aus dem Nordpazifik.
Positiv auch: Die Methode könnte auch andere Schwermetalle aus dem Meer fischen – und so entweder weitere wertvolle Rohstoffe wie beispielsweise Vanadium gewinnen oder sogar verschmutzte Meeresgebiete reinigen.
(DOE/Pacific Northwest National Laboratory, 15.06.2018 – NPO)
