- وتتحرك المحركات الدقيقة بشكل نشط عبر الماء لالتقاط اليورانيوم، بدلاً من الاعتماد على الانتشار السلبي
- التعرض للضوء يزيد بشكل كبير من معدل وكفاءة احتجاز اليورانيوم
- وتظهر الاختبارات المعملية قدرة ربط عالية لليورانيوم لكل جرام
طور علماء صينيون في معهد تشينغهاي سولت ليك مكانس كهربائية أوتوماتيكية صغيرة تتحرك عبر الماء لالتقاط أيونات اليورانيوم من الإمدادات الهائلة من مياه البحر.
يبلغ قطر هذه الهياكل الإسفنجية حوالي 2 ميكرومتر، وهي أرق بكثير من شعرة الإنسان، وتعتمد سلامتها الهيكلية على هيكل معدني عضوي.
تضمن الكيمياء الداخلية لهذه الأجهزة أن تظل مستقرة في مجموعة متنوعة من الظروف المائية لفترات طويلة من الوقت مع الحفاظ على الأداء الفعال.
روبوتات صغيرة تطارد بدلاً من الانتظار
عند تشغيلها بواسطة بيروكسيد الهيدروجين، تولد الجزيئات قوة كافية للتحرك بسرعة 7 ميكرومتر تقريبًا في الثانية عبر الوسط السائل المحيط.
ويؤدي التعرض للضوء إلى مضاعفة هذا المعدل تقريبًا، مما يوفر تحسنًا يشبه الطاقة الشمسية يزيد من السرعة وكفاءة التجميع الإجمالية خلال مراحل الاستخراج الحرجة.
أظهرت الاختبارات المعملية قدرتها على ربط ما يصل إلى 406 ملغ من اليورانيوم لكل جرام من المادة.
على عكس الممتزات الصلبة التي تنتظر مرور الملوثات بالقرب منها عن طريق الخطأ، تبحث هذه المحركات الدقيقة بشكل نشط عن أهداف محددة في مساحات كبيرة من الماء.
يضمن هذا النهج القائم بذاته انخفاض متطلبات الطاقة وبصمة بيئية أصغر مقارنة بالمواد التقليدية الثابتة المستخدمة في مختلف القطاعات الصناعية.
كشفت التجارب الخاضعة للرقابة عن ديناميكيات تعكس العلاقات البيولوجية بين المفترس والفريسة.
عندما واجهت المحركات الدقيقة النشطة جسيمات غروية سلبية، أنتجت التفاعلات أنماطًا تشبه الصيد، واستجابات الهروب، وحركة السرب المنسقة.
تغيرت هذه السلوكيات بشكل ملحوظ استجابة للتغيرات في تركيز الوقود، مما يشير إلى أن الآلات تعمل وفقًا لمبادئ تشغيل مماثلة لتلك التي تحكم الكائنات الحية الدقيقة.
ضغوط استراتيجية وطريق طويل أمامنا
تحتوي المحيطات على ما يقدر بنحو 4.5 مليار طن من اليورانيوم، وهي كمية هائلة من اليورانيوم يمكنها نظريًا أن تغذي الحضارة لآلاف السنين.
تكمن المشكلة في التركيز، حيث أن مستوى المعدن مخفف جدًا بحيث لا يمكن استرداده باستخدام الطرق القياسية.
وتجد الصين نفسها في موقف صعب هنا، حيث تقوم ببناء المزيد من المفاعلات النووية بينما تصبح معتمدة بشكل كبير على الوقود المستورد.
وهذا الضغط المزدوج يجعل المصادر غير التقليدية مثل مياه البحر تبدو أقل فضولًا علميًا وأكثر ضرورة استراتيجية.
ومع ذلك، لا يمكن للمحركات الدقيقة أن تعمل بشكل صحيح في البيئات عالية الملوحة، الأمر الذي يحول في الوقت الحالي دون الاستخدام المباشر في البحيرات المالحة والعديد من البيئات البحرية.
وحذر فريق البحث من أن التكنولوجيا لا تزال في مهدها وتواجه عقبات كبيرة في التوسع قبل التنفيذ العملي.
يتطلب الأمر سنوات من الهندسة المستمرة للتغلب على الظروف الكيميائية القاسية الموجودة في البيئات المائية الحقيقية.
إن المفهوم الأساسي للآلات التي تبحث بنشاط عن الملوثات يفتح الأبواب التي لا تستطيع المواد السلبية فتحها أبدًا، لكن الفجوة بين الإنجازات المعملية والأجهزة الجاهزة للمحيطات لا تزال واسعة.
بواسطة SCMP
اتبع TechRadar على أخبار جوجل و أضفنا كمصدرك المفضل لتلقي أخبار ومراجعات وآراء الخبراء حول قنواتك.
