miércoles, 21 de abril de 2010

Fuentes alternativas de combustible nuclear.


Uno de los argumentos que esgrimen de vez en cuando los partidarios de la energía nuclear es que las plantas térmicas convencionales que queman carbón liberan más radioactividad al ambiente que una central nuclear. La razón de este hecho estriba en que la ceniza que queda después de quemar el carbón contiene elementos radioactivos, básicamente uranio y torio.

Si esto es así, ¿por qué no considerar la posibilidad de investigar esas cenizas como una fuente de de combustible nuclear? Eso es exactamente lo que Sparton, una empresa de Toronto (Canadá), está haciendo. Ha firmado un acuerdo con la Corporación Nuclear China (CNNC, por sus siglas en inglés), la autoridad que supervisa las centrales nucleares en ese país, para recuperar uranio a partir de ceniza de carbón en una planta de Lincang, provincia de Yunnan.

El uranio se extrae habitualmente de menas que contengan al menos 1.000 partes por millón (1 kg por cada tonelada) del elemento. La ceniza de carbón de Lincang tiene una riqueza mucho menor, alrededor de 300 ppm. La parte positiva es que no es necesaria extracción alguna, lo que abarata los costes de forma significativa. Sparton afirma que la extracción del uranio tiene un coste de 77 dólares por kilo; el precio spot es de 90 dólares: el margen no es que sea espectacular, pero la operación es rentable después de todo.

El método Sparton de extracción de uranio consiste en añadir ácidos sulfúrico y clorhídrico a la ceniza, junto con agua, para hacer una pasta acuosa (slurry, en el argot). Con algunos tipos de ceniza también es necesario el uso de ácido nítrico. Los ácidos disuelven el uranio (y varias cosas más) separándolo de la parte no soluble de la ceniza. Hasta aquí nada que un estudiante de primero de químicas no sepa. Lo difícil es separar selectivamente el uranio de esta disolución de forma industrial.

El proceso Sparton usa un filtro de carbón vegetal, hecho a partir de cáscara de coco quemada, para atrapar las partículas que flotan y eliminar los compuestos orgánicos. La solución filtrada se pasa entonces por una resina de intercambio de iones (con gran superficie de intercambio). Esta resina, que es donde está la clave, atrapa selectivamente los iones de uranio, siendo capaz de separar del orden del 70% del uranio presente (según la empresa). El uranio se separa de la resina usando una disolución de carbonato de amonio, para después hacerlo precipitar en forma de torta amarilla, una mezcla de óxidos de uranio.

China, que lo que quiere es asegurarse su suministro energético, está buscando uranio donde sea mínimamente económico extraerlo: la escoria de las minas de oro y plata o los subproductos de la producción de fertilizante. No esta sola la CNNC en estas aventuras, la empresa proveedora de combustible nuclear Nukem comenzará dentro de poco la extracción a partir de fertilizante en Florida (EE.UU.).

Y ya puestos, ¿por qué no extraer uranio del agua del mar? Un químico del nivel de Fritz Haber ya intentó en los años 20 del siglo pasado extraer oro del agua del mar para pagar la deuda de la primera guerra mundial de Alemania, para concluir que la concentración era demasiado baja como para que fuese económico. El agua de mar contiene sólo 3 partes por mil millones de uranio, la mayor parte en forma de tricarbonato de uranilo. La buena noticia es que un intercambiador de iones selectivo sería capaz de separarlo. ¿Alguien se atreve?

Varias organizaciones, incluyendo la Agencia de la Energía Atómica de Japón y el Centro de Investigación Atómica Bhaba (India) lo están intentando. Sus métodos incluyen, pero no se limitan a, el uso de tiras de resinas intercambiadoras soportadas en estructuras de poliestireno para rigidizarlas. Se colocan en jaulas de alambre y se anclan en una corriente de agua marina. Después de un mes o dos, la resina se retira y se trata con ácido para disolver el tricarbonato de uranilo. La solución se trata para precipitar la torta amarilla.

De momento, este proceso cuesta una 10 veces más que la minería convencional, pero algunos países pueden considerar este un coste bajo si con ello garantizan el suministro de energía. Que nadie vaya a pensar que el uranio sea para cualquier cosa distinta a pacíficas centrales productoras de electricidad de uso civil…