“เมมเบรน” คือ นวัตกรรมการกรองน้ำผ่านเนื้อเยื่อบางอย่างละเอียดชนิดหนึ่งถึงระดับนาโน ที่มีใช้มานานมากกว่า 20 ปี ด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัยกว่าระบบผลิตน้ำด้วยการตกตะกอนแบบดั้งเดิม ทั้ง ประหยัดพื้นที่การติดตั้ง ลดการใช้สารเคมี และคุณภาพน้ำที่ได้มีความคงที่ ปัจจุบันกระบวนการเมมเบรนได้เข้ามามีบทบาทอย่างมากในอุตสาหกรรมอาหาร อุตสาหกรรมเครื่องดื่มทุกประเภท ทั้งไวน์ น้ำผลไม้และน้ำดื่ม ตลอดจนอุตสาหกรรมทางชีวเคมี
เมื่อเร็วๆ นี้ สำนักข่าวซินหัว รายงานการศึกษาที่เผยแพร่ในวารสารแอดวานซ์ แมตทีเรียลส์ (Advanced Materials) ระบุว่า ทีมนักวิจัยของจีนพัฒนาเมมเบรนชนิดใหม่ เพื่อสกัดยูเรเนียมจากน้ำทะเลหรือน้ำทะเลสาบเกลือ ซึ่งส่งมอบแนวทางใหม่ในการบำบัดน้ำเสียและการกู้คืนโลหะหายาก
หนังสือพิมพ์ไซแอนซ์ แอนด์ เทคโนโลยี เดลี รายงานว่า คณะนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยหลานโจว ได้คิดค้นเมมเบรนชีวจำลองแบบสองมิติ ซึ่งสร้างขึ้นโดยอาศัยการรวมประจุและพันธะไฮโดรเจน เมมเบรนนี้แสดงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการแยกไอออนยูเรนิล (uranyl ion) อย่างแม่นยำ
ยูเรเนียมเป็นทรัพยากรสำคัญในอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ ซึ่งจีนประสบปัญหาขาดแคลนแร่ชนิดนี้มาเป็นเวลานาน แม้ว่าน้ำทะเลและทะเลสาบเกลือของจีนจะมีไอออนยูเรนิลที่มีความเข้มข้นต่ำในปริมาณมาก แต่กระบวนการสกัดไอออนเหล่านี้อย่างมีประสิทธิภาพและคุ้มค่าในแง่เศรษฐกิจยังคงเป็นเรื่องท้าทาย
ช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วัสดุสองมิติอย่างเช่นกราฟีนออกไซด์ กลายมาเป็นจุดสนใจหลักในด้านเทคโนโลยีการแยกไอออน ทว่าโครงสร้างของเมมเบรนกราฟีนออกไซด์มีแนวโน้มเกิดการเสียหายเมื่ออยู่ภายใต้ความดันสูง หรือหลังจากใช้งานเป็นเวลานาน
ทีมวิจัยได้แรงบันดาลใจจากศักยภาพตามธรรมชาติของผนังเซลล์พืช ในการปรับโครงสร้างให้แข็งแรงและหนาแน่นขึ้นภายใต้ความดัน จึงได้ผสมผสานกราฟีนออกไซด์กับแบคทีเรียที่ปรับปรุงพันธุกรรมแล้ว เพื่อสร้างเมมเบรนชีวจำลองแบบสองมิติ ที่มีความหนาแน่นและเสถียรสูง
ผลการศึกษาชี้ว่าเมมเบรนใหม่นี้ เพิ่มความแข็งแรงทางกลได้มากกว่า 12 เท่า เมื่อเทียบกับเมมเบรนกราฟีนออกไซด์แบบเดิม และสามารถจับไอออนยูเรนิลได้อย่างแม่นยำ โดยทีมงานยังคงปรับปรุงการออกแบบโครงสร้างเมมเบรนและกระบวนการผลิตขนานใหญ่ เพื่อเร่งการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี
สมาชิกทีมวิจัยกล่าวว่า ความสำเร็จนี้ส่งมอบวิธีที่มีประสิทธิภาพและยั่งยืน สำหรับการสกัดยูเรเนียมจากน้ำทะเล เมมเบรนใหม่นี้มีจุดแข็งในเรื่องมีค่าสมรรถนะการเลือกและความเสถียรสูง และใช้พลังงานต่ำ จึงคาดว่าจะส่งเสริมการกู้คืนทรัพยากรยูเรเนียมในภาคอุตสาหกรรม
มหาวิทยาลัยหลานโจวระบุว่า เทคโนโลยีดังกล่าว มีศักยภาพการประยุกต์ใช้งานกว้างขวางในหลายสาขา เช่น การบำบัดน้ำ การรีไซเคิลน้ำเสีย และการกู้คืนพลังงาน ซึ่งสามารถช่วยแก้ไขปัญหาระดับโลก อาทิ การขาดแคลนทรัพยากร วิกฤตพลังงาน และมลพิษทางสิ่งแวดล้อม
ในแต่ละปีมากกว่า 14% ของพลังงานไฟฟ้าของโลก ผลิตจากยูเรเนียมในเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ในปริมาณมากกว่า 2,500 พันล้านยูนิต หรือพันล้านกิโลวัตต์ชั่วโมง (billion kWh) ซึ่งมากกว่าทุกแหล่งผลิตไฟฟ้าของทั่วทั้งโลกในปี 1960
ประเทศเบลเยียม บัลแกเรีย สาธารณรัฐเช็ก ฟินแลนด์ ฝรั่งเศส ฮังการี ญี่ปุ่น เกาหลี สโลวะเกีย สโลวีเนีย สวีเดน สวิตเซอร์แลนด์ และยูเครน ได้พลังงานไฟฟ้า 30% หรือมากกว่าจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ประเทศสหรัฐอเมริกามีเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ เดินเครื่องอยู่มากกว่า 100 เครื่อง ผลิตไฟฟ้าได้ 20% ของประเทศ สำหรับประเทศฝรั่งเศส ผลิตไฟฟ้าได้สามในสี่ของประเทศจากยูเรเนียม
พลังงานความร้อนจากเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ไม่เพียงแต่สามารถนำมาผลิตไฟฟ้าโดยตรง ดังตัวอย่างในรัสเซีย สวีเดน ที่ยังใช้เพื่อเป็นแหล่งความร้อนสำหรับบ้านเรือน และเพื่อให้ความร้อนแก่ภาคอุตสาหกรรม เพื่อใช้ในกระบวนการต่างๆ ดังเช่นใช้เพื่อการกลั่นน้ำทะเล ซึ่งมีความจำเป็นอย่างมากในการนำทรัพยากรน้ำมาใช้เพื่อการอุปโภคบริโภค
แหล่งข้อมูล
https://www.salika.co/2025/02/27/technology-for-extracting-uranium-from-seawater/