El futuro del uranio como fuente de energía sostenible

Artículo del Boletín del OIEA

Según la Agencia Internacional de Energía, el consumo de energía a nivel mundial podría experimentar un aumento de hasta el 18 % para 2030 y del 39 % para 2050, lo que incrementará la demanda de distintas fuentes de energía, incluida la energía nucleoeléctrica y, por lo tanto, el uranio.

Noah Mayhew, Oficina de Información al Público y Comunicación
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Aunque hay suficiente uranio para al menos 100 años, se está investigando para encontrar otros métodos con que aprovechar los recursos de uranio de la Tierra. (Fotografía: Orano)

Según la Agencia Internacional de Energía, el consumo de energía a nivel mundial podría experimentar un aumento de hasta el 18 % para 2030 y del 39 % para 2050, lo que incrementará la demanda de distintas fuentes de energía, incluida la energía nucleoeléctrica y, por lo tanto, el uranio.

“A medida que se ponen en marcha nuevos reactores de potencia y otros se retiran, la gestión y el suministro adecuados del uranio pasarán a ser un factor crítico en el abastecimiento energético durante los próximos decenios”, dice Adrienne Hanly, especialista en fuentes de uranio del OIEA. “Se prevé que el combustible de uranio siga siendo una fuente básica y fiable para la generación de energía nucleoeléctrica con bajas emisiones de carbono. La manera en la que utilicemos este combustible dependerá en gran medida del desarrollo de nuevas tecnologías y estrategias para la gestión sostenible de los recursos”.

Incluso en la hipótesis baja del OIEA sobre el futuro de la energía nucleoeléctrica, según la cual el porcentaje de energía nuclear en el mercado energético caería del 11 % actual a apenas el 6 % para 2050, se prevé un aumento del 24 % de la capacidad de generación nucleoeléctrica. Según la hipótesis alta, el uso de la energía nucleoeléctrica se incrementaría 2,8 veces y el porcentaje de la energía nuclear en el mercado energético mundial alcanzaría el 13,7 % para 2050.

Con los avances en las nuevas tecnologías nucleoeléctricas, que en algunos casos requieren menos uranio o utilizan los desechos nucleares actuales como combustible, el aumento en la generación de energía nucleoeléctrica no implica necesariamente un aumento proporcional de la demanda de uranio extraído. Sin embargo, cabe esperar que esa demanda crezca.

¿Cómo satisfacerá la industria este aumento de la demanda? Aunque existen suficientes recursos de uranio accesibles mediante las prácticas mineras actuales para al menos 100 años, se están realizando investigaciones con el fin de identificar distintos métodos para aprovechar los recursos mundiales de uranio.

El uranio del mar

Uno de esos métodos se basa en la extracción de uranio del agua de mar, que contiene más de cuatro mil millones de toneladas de uranio disuelto, lo cual supera con creces el volumen del suministro razonablemente garantizado por las actividades mineras en la tierra. La extracción de uranio del mar también promete ser una alternativa sostenible y ecológica para complementar el abastecimiento mundial de uranio.

Extraer cantidades utilizables de uranio del agua de mar es teóricamente más simple que extraerlo del mineral. El uranio que se encuentra en el agua de mar se genera mediante reacciones químicas estables entre el agua y las rocas que contienen uranio. Cuando se toma el uranio del agua de mar, la misma cantidad se filtra más tarde desde las rocas para reemplazarlo. El éxito de esta investigación significaría que se dispone de una cantidad prácticamente ilimitada de este elemento.

Los métodos que se están elaborando para extraer uranio del agua de mar consisten en emplear fibras de polietileno, un plástico común, impregnadas con amidoxima, una sustancia que atrae el dióxido de uranio y lo adhiere a la fibra. Hay aproximadamente tres miligramos de uranio por metro cúbico de agua, o el equivalente a alrededor de un grano de sal por litro. Después de remojar las fibras durante un mes, los científicos pueden retirarlas y someterlas a un tratamiento con ácido que permite extraer el uranio y hacer que las fibras se puedan reutilizar.

Si bien este método se ha estado investigando durante décadas, su comercialización aún no ha demostrado ser rentable, dados los bajos precios del uranio y su abundante disponibilidad en las minas convencionales. Durante los últimos cinco años, los costos de la extracción de uranio del mar se redujeron en un factor de cuatro hasta llegar al valor de 440 dólares de los Estados Unidos por kilogramo. No obstante, el precio todavía debe disminuir significativamente para que este método pueda utilizarse a escala comercial.

Aunque hay suficiente uranio para al menos 100 años, se está investigando para encontrar otros métodos con que aprovechar los recursos de uranio de la Tierra. (Fotografía: Orano)

Uso más eficiente del uranio

El uso y la gestión eficientes del uranio son tan importantes como su extracción sostenible. El interés a escala mundial en el empleo de reactores modulares pequeños (SMR) ha crecido gracias a su capacidad de generar electricidad de forma flexible para una amplia variedad de usos y aplicaciones. Una ventaja de los SMR es que, dependiendo de la tecnología utilizada, se puede obtener el mismo rendimiento con una menor cantidad de uranio.

El despliegue en gran escala de los SMR podría modificar de manera significativa la demanda y la previsibilidad del mercado. En la actualidad, la industria satisface la demanda constante de los grandes reactores, cuyas necesidades de suministro son diferentes de las de los reactores pequeños.

Además de explorar nuevas tecnologías para obtener una mayor cantidad de uranio, la industria de la energía nuclear tendrá que analizar las prácticas de gestión de los recursos para garantizar la sostenibilidad, afirma el Sr. Hanly. Durante los últimos años, el OIEA ha estado trabajando con la Comisión Económica de las Naciones Unidas para Europa (CEPE) para abordar las cuestiones relacionadas con la gestión de los recursos, incluidas la viabilidad socioeconómica y tecnológica y la confianza en las estimaciones.

“El uranio debe considerarse un combustible con bajas emisiones de carbono que puede contribuir al logro de muchos de los Objetivos de Desarrollo Sostenible de las Naciones Unidas y los compromisos relativos al clima”, dice Harikrishnan Tulsidas, Oficial de Asuntos Económicos de la CEPE. “Las nuevas tecnologías desempeñarán un papel fundamental en la producción sostenible de uranio”.

Este artículo se publicó en el Boletín del OIEA de junio de 2018, titulado Uranio: De la prospección a la rehabilitación.

 

Uranium from the sea

One such method consists of extracting uranium from seawater, which contains more than four billion tonnes of dissolved uranium — far outweighing the volume of reasonably assured supply from mining activities on land. Extraction from the sea also promises to be an environmentally friendly and sustainable way to supplement the global uranium supply.

Extracting usable quantities of uranium from seawater is theoretically simpler than from ore. The uranium found in seawater is created by steady chemical reactions between the water and rocks that contain uranium. And when uranium is taken from the seawater, the same amount later leaches from the rocks to replace it. Success in this research would mean a virtually unlimited supply.

Methods under development for extracting uranium from seawater involve infusing fibres made of polyethylene, a common plastic, with amidoxime, a substance that attracts uranium dioxide and binds it to the fibre. There are approximately three milligrams of uranium per cubic metre of water, or about the equivalent of a grain of salt per litre. After about a month of soaking them, scientists can remove the fibres and treat them with an acid that collects the uranium and makes the fibres suitable
for reuse. 

Although this method has been researched for decades, its commercialization has not yet proven to be economical given the low price of uranium and the abundance of supply from conventional mines. Over the past five years, the cost of uranium extraction from the sea dropped by a factor of four to US $440 per kilogramme. But the price needs to fall significantly further for this method to be usable on a commercial scale.

While there is enough uranium for at least 100 years, research is under way to identify different methods for tapping into the Earth’s uranium resources. (Photo: Orano)

Using uranium more efficiently

Equally important as sustainable uranium acquisition is the efficient use and management of the uranium. Interest worldwide has increased in the use of small modular reactors (SMRs), thanks to their ability to generate flexible power for a wider range of uses and applications. One advantage of SMRs is that — depending on the technology used — less uranium could be required for the same output.

Large scale SMR deployment could significantly alter demand and the predictability of the market. Today, the industry caters to a constant demand from large reactors, whose supply needs are different from those of small reactors.

In addition to exploring new technologies for obtaining more uranium, the nuclear energy industry will have to examine practices in resource management to ensure sustainability, Hanly said. The IAEA has been working with the United Nations Economic Commission for Europe (UNECE) in recent years to address issues in resource management, including socioeconomic viability, technological feasibility and confidence in estimates.

“Uranium has to be seen as a low-carbon fuel that can help realize many of the United Nations Sustainable Development Goals and climate commitments,” said Harikrishnan Tulsidas, Economic Affairs Officer at UNECE. “New technologies will have a critical role to play in making uranium production sustainable.”

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