Los océanos de la Tierra contienen casi mil veces más uranio que las reservas convencionales y los investigadores llevan décadas intentando desarrollar una forma eficiente de extraerlo. Los expertos afirman que es importante desarrollar este tipo de tecnología puesto que podría servir como un seguro en caso de que llegue a escasear la oferta de uranio para los reactores nucleares.
El sistema más avanzado que existe en la actualidad emplea fibras de plástico con grupos químicos que se enlazan con el uranio grabados sobre la superficie. Ahora, unos investigadores dirigidos por Wenbin Lin, profesor de química en la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill (EE.UU.), han diseñado un marco metal-orgánico (MOF, por sus siglas en inglés) para recoger los iones que contienen uranio disueltos en el agua de mar. En las pruebas de laboratorio con agua de mar artificial, el material demostró ser al menos cuatro veces mejor que el adsorbente plástico que se utiliza habitualmente a la hora de extraer el combustible nuclear.
Los MOF son muy prometedores para determinadas aplicaciones tecnológicas, incluyendo el almacenaje de gas y la separación química. Su estructura puede afinarse para distintos usos. Esto permite hacerlos extremadamente porosos, dando lugar a grandes superficies, una orden de magnitud mayor que las de las zeolitas, un material poroso que ya se usa en muchos adsorbentes comerciales. Y, al igual que los polímeros orgánicos, los MOF tienen superficies que se pueden modificar para que se enlacen con moléculas específicas.
Una razón por la que extraer iones de uranio del agua de mar eficazmente es un reto, es que se dan en una concentración muy baja, de tres partes por mil millones. El método en uso, que ya se ha probado a una escala relativamente grande, implica soltar grandes cantidades de adsorbente plástico en el mar y dejarlo varias semanas antes de recuperarlo y extraer el botín de uranio. Pero el océano contiene muchos otros iones que se pueden unir al adsorbente e impedir que se agarre el uranio.
Los materiales más avanzados, que se pueden reutilizar varias veces, pueden extraer entre tres y cuatro miligramos de uranio por gramo de plástico cada vez que se usan, según Costas Tsouris, investigador del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (EE.UU.) que trabaja en ese sistema.
En el laboratorio, sin la competencia de otros iones, el material de Lin recogió 200 miligramos de uranio por cada gramo de adsorbente. Esta afinidad por el uranio se debe, según Lin, al diseño preciso de la estructura tridimensional del material. Los grupos químicos orgánicos que se agarran al uranio se colocan en los poros del MOF para formar "bolsillos de enlace", afirma. La investigación se publicó el mes pasado en la revista de la Real Sociedad Química del Reino Unido Chemical Science.
Tsouris afirma que los resultados "animan mucho", pero avisa de que queda por ver cómo rendirá el material en condiciones más realistas. En agua de mar de verdad, donde otros iones competirían por unirse a él, el material probablemente no tenga un rendimiento tan bueno como en la prueba de laboratorio, afirma Erich Schneider, profesor de ingeniería nuclear y radiación en la Universidad de Texas en Austin (EE.UU.), que no ha participado en la nueva investigación.
Sin embargo, el nuevo material es "muy prometedor", según Schneider, porque el rendimiento ha sido mejor que el de los mejores materiales disponibles en condiciones similares.
En la actualidad, el uranio obtenido usando el proceso tradicional costaría entre 1.000 y 2.000 dólares el kilo (entre 760 y 1.500 euros), de 10 a 20 veces el precio de mercado actual del uranio, explica Schneider. (Aunque es cierto que el precio del uranio subió hasta aproximadamente 300 dólares por kilo -unos 230 euros- en 2007). El nuevo proceso rebajaría ese coste de forma significativa.
Lin cree que puede acabar creándose un MOF que sea al menos varias veces mejor que el sistema actual. Confía en que su laboratorio pueda explotar la capacidad de personalizar estos materiales híbridos para mejorar su afinidad por los iones de uranio y para abordar puntos débiles que puedan surgir en futuras pruebas.