โครงตาข่ายนาโน S-COFs ช่วยดักจับยูเรเนียมจากน้ำทะเลได้แม่นยำขึ้น
เขียนโดย แด๊ดดี้จอแดน โค้ดชีวิตพลิกชะตา
เวลาที่เราไปเดินเล่นริมชายหาดแล้วตักน้ำทะเลขึ้นมาสักถังหนึ่ง หลายคนอาจนึกถึงเกลือ แร่ธาตุ หรือเม็ดทรายเล็ก ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำทะเลเท่านั้น แต่ในน้ำทะเลสีครามนั้นยังมี “ยูเรเนียม” ละลายอยู่ในปริมาณเจือจางมากด้วย
หากมองรวมทั้งมหาสมุทรทั่วโลก มีการประเมินว่ายูเรเนียมในน้ำทะเลมีอยู่ราว 4.5 พันล้านตัน มากกว่าทรัพยากรยูเรเนียมบนบกหลายเท่า แต่ปัญหาใหญ่คือความเข้มข้นต่ำมาก เฉลี่ยเพียงประมาณ 3 ไมโครกรัมต่อน้ำทะเล 1 ลิตร ทำให้การสกัดออกมาใช้จริงยังเป็นเรื่องยากและมีต้นทุนสูง
งานวิจัยล่าสุดในกลุ่มวัสดุนาโนจึงได้รับความสนใจ เพราะนักวิทยาศาสตร์ได้ออกแบบโครงสร้างโมเลกุลชนิดใหม่ที่ช่วยจับไอออนยูเรเนียมในน้ำทะเลได้ดีขึ้น และอาจเป็นอีกก้าวหนึ่งของการพัฒนาแหล่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์จากมหาสมุทรในอนาคต
เจาะลึกนวัตกรรม S-COFs กับดักโมเลกุลสุดแม่นยำ
ความก้าวหน้านี้มาจากงานวิจัยของทีมนักวิทยาศาสตร์ที่พัฒนา “โครงตาข่ายอินทรีย์แบบโคเวเลนต์” หรือ Covalent Organic Frameworks ในกลุ่ม S-COFs เพื่อใช้เป็นวัสดุดักจับยูเรเนียมโดยเฉพาะ
หัวใจสำคัญไม่ได้อยู่แค่การสร้างวัสดุที่มีรูพรุน แต่เป็นการควบคุมการเรียงตัวของโครงสร้างในระดับโมเลกุลให้พอดีกับไอออนยูเรนิล ซึ่งเป็นรูปแบบของยูเรเนียมที่ละลายอยู่ในน้ำทะเล
ปรับการเรียงชั้นแบบสลับ หรือ AB stacking: ทีมวิจัยเปลี่ยนจากการวางชั้นโมเลกุลซ้อนกันตรง ๆ แบบเดิม มาเป็นการจัดเรียงแบบสลับชั้น ทำให้เกิดช่องว่างขนาดจิ๋วราว 0.9 นาโนเมตร ขนาดนี้เหมาะกับการรองรับไอออนยูเรนิลได้พอดีมากขึ้น
ล็อกได้แน่นกว่าเดิม: โครงสร้างที่ออกแบบใหม่นี้ช่วยให้หมู่ฟังก์ชันในวัสดุจับกับยูเรเนียมได้หลายตำแหน่งในคราวเดียว งานวิจัยรายงานว่าความสามารถในการยึดจับสูงกว่ารูปแบบการเรียงชั้นเดิมอย่างมาก
ลดปัญหาโลหะชนิดอื่นเข้ามาแย่งจับ: ในน้ำทะเลจริงไม่ได้มียูเรเนียมเพียงอย่างเดียว แต่ยังมีไอออนโลหะอื่น ๆ รวมอยู่ด้วย เช่น วาเนเดียม ซึ่งมักเป็นตัวรบกวนในการสกัดยูเรเนียม วัสดุ S-COFs แบบใหม่นี้จึงน่าสนใจตรงที่มีความจำเพาะต่อยูเรเนียมมากขึ้น
จากการทดสอบในน้ำทะเลธรรมชาติ วัสดุ S-COFs แบบ AB-stacked สามารถดักจับยูเรเนียมได้ 31.5 มิลลิกรัมต่อวัสดุ 1 กรัม ภายใน 1 วัน ตัวเลขนี้ถือว่าสูงมากเมื่อเทียบกับงานวิจัยในกลุ่มวัสดุดูดซับยูเรเนียมจากน้ำทะเล และทำให้แนวคิดการใช้มหาสมุทรเป็นแหล่งยูเรเนียมระยะยาวกลับมาได้รับความสนใจอีกครั้ง
ยูเรเนียมที่ได้จากกระบวนการลักษณะนี้ยังไม่ใช่เชื้อเพลิงพร้อมใช้ทันที แต่เป็นวัตถุดิบตั้งต้นที่ต้องผ่านขั้นตอนทางนิวเคลียร์เชื้อเพลิงต่อไป เช่น การแปรรูปและการเสริมสมรรถนะ ก่อนจะนำไปใช้ในโรงไฟฟ้านิวเคลียร์แบบฟิชชันได้
ความท้าทายในโลกความจริง: คุ้มค่ากับการลงทุนหรือยัง?
แม้งานวิจัยจะให้ผลน่าสนใจในระดับห้องปฏิบัติการและการทดสอบกับน้ำทะเลจริง แต่หากถามว่าเทคโนโลยีนี้พร้อมสำหรับโรงงานสกัดยูเรเนียมเชิงพาณิชย์แล้วหรือไม่ คำตอบยังคงเป็น “ยังไม่ถึงจุดนั้น”
ข้อจำกัดสำคัญไม่ได้อยู่ที่วัสดุเพียงอย่างเดียว แต่อยู่ที่ระบบวิศวกรรมทั้งหมด เพราะยูเรเนียมในน้ำทะเลมีความเจือจางมาก การจะได้ปริมาณที่คุ้มค่าต้องให้น้ำทะเลมหาศาลไหลผ่านวัสดุดักจับ หากใช้การปั๊มน้ำจำนวนมาก ต้นทุนพลังงานและค่าเดินระบบอาจสูงจนไม่คุ้มกับยูเรเนียมที่ได้กลับมา
ด้วยเหตุนี้ แนวทางที่นักวิจัยและวิศวกรให้ความสนใจมากขึ้นคือระบบสกัดแบบอาศัยกระแสน้ำธรรมชาติ หรือ passive extraction เช่น การนำวัสดุดูดซับไปติดตั้งในทะเล แล้วปล่อยให้น้ำทะเลไหลผ่านเองตามธรรมชาติ แทนการใช้พลังงานจำนวนมากเพื่อสูบน้ำเข้าระบบ
อีกโจทย์ใหญ่คือความทนทานของวัสดุ เพราะน้ำทะเลมีความเค็ม มีสิ่งมีชีวิตขนาดเล็ก และมีการกัดกร่อนตลอดเวลา วัสดุที่ใช้จริงจึงต้องรับมือได้ทั้งเรื่องประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน การนำกลับมาใช้ซ้ำ และต้นทุนการดูแลในทะเลเปิด
โครงตาข่ายนาโน S-COFs จึงยังไม่ใช่คำตอบสำเร็จรูปของพลังงานนิวเคลียร์จากทะเลในวันนี้ แต่เป็นก้าวสำคัญที่ช่วยให้เห็นว่า การดักจับยูเรเนียมจากน้ำทะเลอาจทำได้แม่นยำและมีประสิทธิภาพขึ้นกว่าเดิมมาก หากวันหนึ่งสามารถแก้โจทย์เรื่องต้นทุน ระบบติดตั้ง และความทนทานของวัสดุได้ มหาสมุทรอาจกลายเป็นแหล่งยูเรเนียมระยะยาวที่มีบทบาทต่ออนาคตของพลังงานนิวเคลียร์มากขึ้น
แหล่งที่มา: Sustainable Carbon Materials / EurekAlert / EPJ Nuclear Sciences & Technologies
อ้างอิง: https://www.maxapress.com/article/doi/10.48130/scm-0025-0007 , https://www.eurekalert.org/news-releases/1106393 , https://www.epj-n.org/articles/epjn/full_html/2016/01/epjn150059/epjn150059.html
เขียนโดย แด๊ดดี้จอแดน โค้ดชีวิตพลิกชะตา
สำรวจรายได้และค่าตัวนักร้องไทย ปี 2025-2026 ใครอยู่กลุ่มท็อป
รวมเลขเด็ดหวยลาว 20 สำนัก งวด 29 พฤษภาคม 2569 เลขไหนชนกันบ้าง มาส่องกันก่อนหวยออก
ทีมกู้ภัยไทยร่วมภารกิจถ้ำลาว ย้อนบทเรียนจากถ้ำหลวงสู่ภารกิจใหม่
เที่ยวลาว 4 วัน 3 คืน ใช้งบเท่าไหร่ กิน เที่ยว เดินทางแบบพอดีกระเป๋า
เช็กดวง 12 ราศีวันนี้ พฤษภ–พิจิกเด่นเรื่องเงินและโชคลาภ
5 เมืองทะเลทรายที่เจริญที่สุดในโลก
😃 ชวนเข้ามาดูสิ่งของธรรมดาที่ดูเหมือนไม่มีอะไร แต่แท้จริงแล้วซ่อนความลับเอาไว้ 😁
ข้าราชการ 5 กลุ่มนี้ ใครได้เงินเดือนมากกว่ากัน
เลขเด็ด เลขมาแรง เลขดัง "รวมหวยเด็ดสำนักดัง vol.8" งวดวันที่ 1 มิถุนายน 2569
ทำไมเพลงเก่าๆ เมื่อ 15-20 ปีที่แล้ว พอกลับไปฟังอีกครั้งยังเพราะเหมือนเดิม
รวมภาพเรียกรอยยิ้มประจำวันนี้ 29/05/69 วันศุกร์ที่พอหยุดแล้ว มีหยุดยาวเด้อครับเด้อ
"มิตซูบิชิ มอเตอร์" ประกาศการกลับมาผลิต รถยนต์รุ่นปาเจโร่อีกครั้ง!!
5 เมืองทะเลทรายที่เจริญที่สุดในโลก
ร้านอาหารไทยร้านแรกและร้านเดียว ที่ได้รางวัลมิชลินระดับ 3 ดาว





