האם מיצוי אורניום ממי ים יפתור את בעיית האנרגיה העולמית?
פיתוח חדש של משרד האנרגיה האמריקאית (DOE) עשוי להיות צעד משמעותי לקראת ניצול מאגר לא-צפוי של דלק גרעיני – האוקיינוסים. בחמש השנים האחרונות השקיע המשרד משאבים רבים, תוך גיוס מיטב המוחות מאוניברסיטאות וממכוני מחקר אמריקאיים, כדי למצוא שיטה יעילה להפקת אורניום ממי ים. תוצאות המחקר המרשים מתפרסמות בכתב העת Industrial & Engineering Chemistry Research.
אורניום הוא אחד היסודות הנדירים על פני כדור הארץ, ומכיוון שמשקלו הסגולי גדול פי 18 משל מים, הוא גם אחד הכבדים שבהם. נוסף על כך, אורניום הוא יסוד רדיואקטיבי פעיל, כלומר הוא מתפרק באופן ספונטני ליסודות קלים יותר תוך שחרור כמות גדולה של אנרגיה. תהליך זה מתרחש בלי הרף בליבת כדור הארץ, והוא אחד הגורמים האחראים לטמפרטורות הגבוהות של ליבת כוכב הלכת שלנו.
מאפיינים ייחודיים אלה הובילו לניצול מסחרי של האורניום להפקת חשמל בכורים גרעיניים, שהופעלו לראשונה בשנות החמישים של המאה ה-20 בברית המועצות ובארצות הברית. בליבתם של כורים גרעיניים מתרחשת התפרקות מבוקרת של אורניום, בדומה להתפרקות של יסוד זה בליבת כדור הארץ, והחום הרב הנפלט בתהליך משמש להנעת טורבינות ולהפקת חשמל באופן נקי, ללא פליטת גזי חממה וחומרים מזהמים אחרים לאטמוספרה. 99 אחוז מהאורניום הטבעי הוא אורניום-238, היציב יחסית, וכ-0.7 אחוז הוא אורניום-235, שגרעינו מתפרק בקלות רבה יותר, ולכן הוא התצורה המועדפת בכורים גרעיניים. כדי לקבל תגובה גרעינית יעילה, מעשירים את הדלק הגרעיני באורניום 235, בתהליך יקר ומורכב.
כיום המקור היחיד לאורניום הוא סלעים ממכרות תת-קרקעיים, שתכולתם מוערכת בכמה עשרות מיליוני טונות של היסוד ועתידים להידלדל במהלך 200 השנים הבאות. גם מי ים מכילים ריכוז טבעי, אף כי נמוך, של אורניום – ליתר דיוק, כ-3 חלקים למיליארד, או 3 אלפיות הגרם של אורניום בכל ליטר מי ים. זה אמנם ריכוז נמוך, אך הנפח העצום של האוקיינוסים מעמיד לרשותנו כ-4.5 מיליארד טונות של אורניום בסך הכול, כמות שמשאבי האורניום בקרקע מחווירים לעומתה. בהנחה שנוכל לשים את ידינו רק על מחצית מכמות האורניום שבאוקיינוסים, נוכל לספק לעולם אנרגיה גרעינית במשך אלפי שנים.
אורניום כמקור אנרגיה מתחדש
הטכנולוגיה החדישה להפקת אורניום ממי הים נשענת על עבודתם של חוקרים יפנים ועושה שימוש בסיבים מצופים בחומר סופח אורניום בשם אמידוקסים (amidoxime). במחקר החדש השליכו המדענים האמריקאים סיבים כאלו שאורכם כמה מטרים אל קרקעית הים, והשאירו אותם שם במשך 50 יום. בתום התקופה הצליחו החוקרים להפיק כ-6 גרמים אורניום מכל קילוגרם חומר סופח, הפקת האורניום היעילה ביותר עד כה ממי-ים.
ראוי לציין כי התהליך עדיין אינו מושלם, ואינו כדאי כלכלית בהתחשב במשאבי האורניום שבקרקע, שעלות הפקתם היא כמחצית העלות של הפקת אורניום מהים. מלבד זאת, דלקי מאובנים כמו פחם, נפט וגז טבעי עדיין זמינים וזולים בהרבה מהאורניום, שתהליכי ההעשרה הדרושים מייקרים מאוד את השימוש בו. עם זאת, לדברי סטיבן קונג (Kung) מהמשרד לאנרגיה גרעינית ב-DOE, "מציאת חלופות לכריית אורניום היא צעד הכרחי לתכנון עתיד האנרגיה הגרעינית". אם וכאשר ירד מחיר האורניום המופק מהים, יהיה לו יתרון חשוב נוסף מול שאר מקורות האנרגיה – הוא מתחדש. האורניום שבים נמצא בשיווי משקל עם האורניום בסלעים שבקרקעית, המכילים בעצמם כמאה טריליון טונות אורניום. פירוש הדבר שכאשר נפיקים אורניום מהים, אורניום נוסף משתחרר מהסלעים ותופס את מקומו. הודות להתחדשות זו, האנושות לא תוכל לרוקן את מאגרי האורניום שבים גם בעוד מיליארד שנים. כך מקבל האורניום מעמד מקביל לזה של אנרגיה סולרית כמקור אנרגיה נקי ומתחדש.
מלבד המכשולים הכלכליים הלא-פשוטים, השימוש באורניום כרוך גם בבעיות חברתיות, כמו החשש שהוא ישמש לייצור נשק גרעיני. בנוסף, מדינות רבות בחרו לצמצם משמעותית את היקף ייצור האנרגיה הגרעינית שלהן בשל הסיכון לדליפה גרעינית בעת תאונה או אסון טבע. אף על פי כן, אם יתגברו החוקרים על המכשולים הם עשויים לספק אנרגיה בת-קיימא ובלתי מוגבלת לעולם הצמא לה.
