Phát hiện kho báu 4,5 tỷ tấn trong lòng đại dương, láng giềng Việt Nam lập tức huy động đội ngũ tinh nhuệ để phát triển công nghệ cao khai thác triệt để

Khi Trung Quốc đẩy mạnh phát triển hạ tầng năng lượng hạt nhân và nâng cao công suất điện, nhu cầu về uranium – nhiên liệu cốt lõi cho các lò phản ứng – cũng gia tăng mạnh mẽ.

Năm 2024, quốc gia này đã nhập khẩu tới 13.000 tấn uranium tự nhiên, trong khi sản lượng trong nước chỉ đạt khoảng 1.700 tấn, theo báo cáo của South China Morning Post. Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) ước tính đến năm 2040, nhu cầu uranium của Trung Quốc có thể vượt 40.000 tấn.

Trong bối cảnh các mỏ uranium trong nước không thể đáp ứng nhu cầu, các nhà khoa học Trung Quốc đang hướng đến đại dương – nơi được ước tính chứa lượng quặng uranium gấp 1.000 lần so với trữ lượng trên đất liền, tương đương khoảng 4,5 tỷ tấn.

Tuy nhiên, khai thác uranium từ nước biển không hề đơn giản. Nồng độ kim loại nặng trong nước biển cực kỳ thấp, chỉ khoảng 3,3 miligam trên mỗi tấn nước. Thêm vào đó, sự hiện diện của vanadi – một kim loại chuyển tiếp có tính chất hóa học gần giống uranium – khiến quá trình tách chiết trở nên phức tạp và tốn kém.

Công nghệ giúp hiện thực hóa khai thác uranium từ biển

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao, các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Khoa học Biên giới về Đồng vị Hiếm của Đại học Lan Châu đã phát triển công nghệ nâng hiệu quả tách uranium – vanadi lên gấp 40 lần. Công nghệ này cho phép chọn lọc uranium một cách chính xác, bỏ qua vanadi, mở ra bước đột phá trong ngành khai thác uranium từ nước biển.

Nghiên cứu do Giáo sư Pan Duoqiang dẫn dắt được công bố trên tạp chí khoa học Nature Communications vào đầu tháng này. Nếu được ứng dụng quy mô lớn, công nghệ này có thể giúp Trung Quốc đảm bảo nguồn cung uranium bền vững và tự chủ.

Chìa khóa của công nghệ nằm ở cấu trúc khung kim loại - hữu cơ (MOFs) – một nhóm hợp chất kết hợp giữa nguyên tố hữu cơ và vô cơ. MOFs nổi bật với cấu trúc linh hoạt, khả năng tùy biến cao và diện tích bề mặt lớn, rất phù hợp để tách chọn uranium.

Tuy nhiên, theo Giáo sư Pan, việc thiết kế MOFs quá tinh vi lại thường dẫn đến giảm diện tích bề mặt và mật độ điểm hoạt động – ảnh hưởng tới hiệu quả khai thác. Để khắc phục, nhóm nghiên cứu đã tích hợp phân tử diphenylethylene (DAE) vào vật liệu MOFs, giúp vật liệu thay đổi kích thước lỗ hấp thụ khi tiếp xúc với tia cực tím.

Khi được thử nghiệm trong môi trường nước biển mô phỏng và thực tế, vật liệu DAE-MOF cho kết quả ấn tượng: khả năng hấp thụ uranium đạt 588 miligam mỗi gam vật liệu, với hệ số tách uranium – vanadi lên tới 215 – vượt xa tất cả các vật liệu từng được thử nghiệm trước đó.

Tham vọng dẫn đầu thế giới

Từ những năm 1980–1990, Nhật Bản từng dẫn đầu cuộc đua khai thác uranium từ nước biển, với thành tích cao nhất là thu được 1kg tinh quặng uranium qua các thử nghiệm biển quy mô lớn.

Không chậm chân, đến tháng 11/2019, Tập đoàn Hạt nhân Quốc gia Trung Quốc (CNNC) đã thành lập Liên minh Đổi mới Công nghệ Khai thác Uranium từ Nước biển với 14 Viện nghiên cứu trong nước. Liên minh đặt mục tiêu tham vọng cho 30 năm tới, đến năm 2050.

Trong giai đoạn 2021–2025, Trung Quốc đặt mục tiêu đạt được mức thu hồi uranium từ nước biển tương đương thành tựu kilogram mà Nhật Bản từng thực hiện. Từ nay đến năm 2035, nước này kỳ vọng sẽ xây dựng được một nhà máy thử nghiệm có khả năng khai thác uranium ở quy mô tấn. Mục tiêu cuối cùng là đến năm 2050, Trung Quốc có thể triển khai khai thác uranium từ đại dương ở quy mô công nghiệp, với hoạt động ổn định và liên tục.

Theo IE

>> Phát hiện 'kho báu' dưới lòng đất trị giá hơn 2 triệu tỷ đồng