استخراج اورانیوم از دریا؛ سوختی برای ۵۰ هزار سال
در هر تن آب دریا فقط چند میلیگرم اورانیوم حل شده است؛ آنقدر کم که «معدنکاری در اقیانوس» برای دههها بیشتر شبیه مسئلهای دانشگاهی بود تا کسبوکار. اما وقتی این غلظت ناچیز در حجم تمام اقیانوسها ضرب میشود، عدد به بیش از چهار میلیارد تن میرسد. استارتاپ Fluxnium روی همین تضاد کار میکند: مادهای فراوان که در هر نقطه بسیار رقیق است. شرکت میگوید با الیاف پلیمری جاذب میتواند اورانیوم را از آب بگیرد و هزینه را به محدوده رقابت با معدنهای معمولی نزدیک کند.
اهمیت این ادعا با بازگشت نیروگاههای هستهای به برنامه انرژی شرکتها و کشورها بیشتر شده است. برنامههای توسعه ظرفیت به سوخت پایدار نیاز دارند، در حالی که قیمت «کیک زرد» طی پنج سال گذشته حدود ۷۵ درصد افزایش یافته است. ذخایر زمینی در نقاط محدودی متمرکزند و راهاندازی معدن تازه زمان طولانی میبرد. دریا از نظر دسترسی جغرافیایی تصویر متفاوتی دارد؛ اورانیوم حلشده با جریان آب جابهجا میشود و استخراج آن الزاماً به حفاری یک ذخیره سنگی بزرگ وابسته نیست.
الیافی که مثل تور ماهیگیری کار نمیکنند
روش Fluxnium با صافیکردن حجم عظیمی از آب فرق دارد. شرکت الیاف پلیمری ویژهای میسازد که گروههای شیمیایی روی سطحشان یونهای حاوی اورانیوم را جذب میکنند. الیاف به شکل رشتههای بلند و بافتهشده از شناورها در آب آویزان میشوند؛ تصویری شبیه مزرعه جلبک دریایی. جریان طبیعی، آب تازه را از کنار سطح جاذب عبور میدهد و ماده هدف بهتدریج روی رشته جمع میشود. پس از ۳۰ تا ۶۰ روز، الیاف به ساحل برگردانده میشوند.
در مرحله بعد، اورانیوم با فرایند شیمیایی از الیاف جدا، تصفیه و در نهایت به کیک زرد تبدیل میشود؛ همان محصول میانی که معدنهای متعارف وارد زنجیره سوخت میکنند. رشتهها یکبارمصرف نیستند و میتوان آنها را چند دوره به آب بازگرداند. تعداد دفعات استفاده بسیار مهم است، زیرا بخش بزرگی از هزینه به ساخت الیاف، استقرار در دریا، جمعآوری و شستوشوی آنها مربوط میشود. اگر ماده پس از چند چرخه کاراییاش را از دست بدهد، اقتصاد طرح بهسرعت ضعیف خواهد شد.
پایه شیمی این فناوری در آزمایشگاههای ملی وزارت انرژی آمریکا توسعه یافته و Fluxnium مجوز استفاده از آن را گرفته است. نوآوری شرکت بیشتر در تولید و آرایش الیاف قرار دارد. جف گرین، بنیانگذار و مدیرعامل، میگوید افزایش سطح تماس باعث شده مقدار بیشتری اورانیوم در هر دوره جمع شود. نمونه آزمایشگاهی اولیه هزینهای بیش از ۲۰۰ دلار برای هر پوند داشت؛ رقمی بالاتر از قیمت بسیاری از تأمینکنندگان زمینی. کاهش هزینه به این بستگی دارد که هر کیلو الیاف، در هر بار استقرار، چه مقدار ماده جذب کند.
چرا سطح بیشتر همهچیز را عوض میکند؟
وقتی ماده هدف بسیار رقیق است، تعداد نقاط فعال روی جاذب تعیینکننده میشود. الیاف نازکتر یا ساختار متخلخل میتواند سطح بزرگی را در حجم کم جا دهد. اما طراحی فقط مسابقه بر سر بیشترین سطح نیست. رشته باید در برابر موج، نمک، رشد جانداران دریایی و کشش مکانیکی دوام بیاورد. همچنین آب باید بتواند از میان ساختار عبور کند؛ فشردهکردن بیش از حد ممکن است بخش بزرگی از سطح را عملاً از دسترس خارج کند. محصول موفق باید شیمی جذب و مهندسی دریایی را همزمان حل کند.
شرکت میگوید فرایند پسماند سمی شبیه باطله معدن بر جا نمیگذارد. این مزیت بالقوه مهم است، زیرا معدن زمینی با جابهجایی سنگ، مصرف آب و مدیریت باطله همراه است. با این حال، ارزیابی محیطزیستی استخراج دریایی باید فراتر از نبود باطله باشد. استقرار مزرعههای بزرگ الیاف میتواند بر مسیر کشتیرانی، زیستگاهها و موجودات دریایی اثر بگذارد. ماده پلیمری نیز نباید ذره یا ترکیب مضر آزاد کند. پیش از گسترش تجاری، پایش چندساله محیط واقعی لازم خواهد بود.
اورانیوم موجود در آب با برداشت محدود تمام نمیشود، زیرا تعادل شیمیایی میان آب و سنگهای کف اقیانوس بخشی از آن را دوباره وارد محلول میکند. همین ویژگی باعث شده از دریا بهعنوان منبع بسیار بلندمدت یاد شود. برآورد چهار میلیارد تن، در مقیاس مصرف فعلی میتواند برای دهها هزار سال کافی باشد. این عدد به معنای آن نیست که همه ماده قابل برداشت یا اقتصادی است؛ تنها اندازه مخزن طبیعی را نشان میدهد. ظرفیت واقعی به نرخ جذب، محل استقرار، هزینه و محدودیتهای محیطزیستی وابسته خواهد بود.
از دور سرمایهگذاری تا آزمون در مقیاس واقعی
Fluxnium پس از دورهای فعالیت پنهان، دور بذر هفت میلیون دلاری بسته است. Congruent Ventures هدایت سرمایهگذاری را بر عهده داشته و Active Impact Investments و Constellation Energy نیز شرکت کردهاند. حضور Constellation، اپراتور بزرگ نیروگاههای هستهای، فقط جنبه مالی ندارد؛ یک مصرفکننده بالقوه میتواند مشخص کند محصول نهایی باید چه کیفیت و قیمتی داشته باشد. با این حال، هفت میلیون دلار برای ساخت یک صنعت دریایی بزرگ رقم محدودی است و بیشتر برای اثبات فرایند و اجرای پایلوت به کار خواهد رفت.
گرین سابقه راهاندازی شرکت در حوزههای متفاوت را دارد؛ از Stamps.com تا فناوری شیرینسازی آب و جذب کربن. تجربه شیرینسازی برای پروژه جدید بیارتباط نیست، زیرا هر دو با مواد، خوردگی و عملیات در تماس با آب دریا سروکار دارند. با این همه، پیشینه موفق جای داده عملی را نمیگیرد. سرمایهگذاران و صنعت باید ببینند الیاف در چند فصل و شرایط دریایی مختلف چه مقدار جذب دارند و هزینه جمعآوری هر پوند اورانیوم واقعاً چقدر میشود.
رقابت با معدن فقط بر سر قیمت لحظهای نیست. معدن زمینی میتواند هنگام بالا رفتن قیمت، تولید را افزایش دهد؛ سامانه دریایی باید تعداد زیادی رشته بسازد و محل مناسب پیدا کند. در عوض، ماژولار بودن مزیت دارد: بهجای سرمایهگذاری یکباره روی گودال عظیم، ظرفیت با اضافهکردن خطوط رشد میکند. اگر یک محل بازده مناسبی نداشت، تجهیزات قابل جابهجاییاند. اقتصاد نهایی احتمالاً به استانداردسازی شناور، بازیابی خودکار و طول عمر ماده جاذب وابسته میشود.
این فناوری قرار نیست فردا سوخت نیروگاهها را تأمین کند. فاصله میان رشته آزمایشی و تولید هزاران تن، شامل مجوز دریایی، کارخانه تولید الیاف، تجهیزات بازیابی و قرارداد فروش است. اما ارزش ایده در این است که محدودیت سوخت هستهای را از زاویهای تازه میبیند. بهجای جستوجوی معدن غنیتر، میپرسد آیا میتوان ماده بسیار رقیق اما تقریباً همهجا حاضر را با ابزار ارزان برداشت کرد.
Fluxnium اکنون باید سه چیز را همزمان ثابت کند: شیمی در آب واقعی کار میکند، تجهیزات چند بار بدون افت جدی استفاده میشوند و کل عملیات با حساب حملونقل و نیروی انسانی به قیمت قابل قبول میرسد. اگر یکی از این سه حلقه ضعیف باشد، عدد «سوخت ۵۰ هزار سال» در حد تیتر باقی میماند. اگر هر سه کنار هم بنشینند، اقیانوس میتواند از پسزمینه نیروگاه هستهای به بخشی از زنجیره تأمین سوخت آن تبدیل شود.
منبع: TechCrunch
