Investigadores de la Universidad Rice y la Universidad Federal de Kazan en Rusia han encontrado una forma de extraer la radiactividad del agua y dijeron que su descubrimiento podría ayudar a purificar los cientos de millones de galones de agua contaminada almacenados después del accidente de la planta nuclear de Fukushima.
Informaron que su material de carbono modificado oxidativamente OMC es económico y altamente eficiente para absorber cationes metálicos radiactivos, incluidos cesio y estroncio, elementos tóxicos liberados al medio ambiente cuando la planta de Fukushima se derritió después de un terremoto y un tsunami en marzo de 2011.
OMC puede atrapar fácilmente elementos radiactivos comunes encontrados en las inundaciones de agua de la extracción de petróleo, como uranio, torio y radio, dijo el químico de arroz James Tour, quien dirigió el proyecto con Ayrat Dimiev, un ex investigador postdoctoral en su laboratorio y ahora una investigaciónprofesor en la Universidad Federal de Kazan.
El material hace un buen uso de la naturaleza porosa de dos fuentes específicas de carbono, dijo Tour. Uno es un polvo económico derivado del coque conocido como C-seal F, utilizado por la industria petrolera como un aditivo para los fluidos de perforación.otro es un mineral de carbono natural llamado shungita que se encuentra principalmente en Rusia.
Los resultados aparecen este mes en carbono .
Tour e investigadores de la Universidad Estatal de Moscú Lomonosov ya habían demostrado un método para eliminar los radionucleidos del agua usando óxido de grafeno como sorbente, como se informó en Solvent Extraction and Ion Exchange a fines del año pasado, pero la nueva investigación sugiere que la OMC es más fácil y mucho menoscostoso de procesar.
El tratamiento de las partículas de carbono con productos químicos oxidantes aumentó sus áreas de superficie y las "decoró" con las moléculas de oxígeno necesarias para adsorber los metales tóxicos. Las partículas tenían entre 10 y 80 micras de ancho.
Si bien el óxido de grafeno sobresalió en la eliminación del estroncio, dijo Tour, los dos tipos de OMC fueron mejores en la extracción de cesio, que según él ha sido el elemento más difícil de eliminar del agua almacenada en Fukushima. La OMC también fue mucho más fácil y menos costosa desintetizar y usar en un sistema de filtración estándar, dijo.
"Sabemos que podemos usar óxido de grafeno para atrapar los elementos radiactivos ligeros relevantes para la limpieza de Fukushima, a saber, cesio y estroncio", dijo Tour. "Pero en el segundo estudio, aprendimos que podemos movernos del óxido de grafeno, que permanecemás caro y más difícil de fabricar, con coque oxidado realmente barato y carbonos relacionados para atrapar estos elementos ".
Mientras que otros materiales utilizados para la remediación de los desechos radiactivos deben almacenarse con los desechos que capturan, el carbono presenta una clara ventaja, dijo. "El carbono que ha capturado los elementos puede quemarse en un incinerador nuclear, dejando solo un muy pequeñocantidad de cenizas radiactivas que es mucho más fácil de almacenar ", dijo Tour.
"Simplemente pasando agua contaminada a través de filtros OMC extraerá los elementos radiactivos y permitirá la descarga segura al océano", dijo. "Esto podría ser un avance importante para el esfuerzo de limpieza en Fukushima".
Los dos sabores de las partículas OMC, uno de carbono derivado de coque y el otro de shungita, parecen bolas de papel arrugado o rosas con pétalos muy irregulares. Los investigadores las probaron mezclando los sorbentes con agua contaminada tambiéncomo a través de la filtración en columna, un proceso estándar en el que el fluido se bombea o arrastra por gravedad a través de un filtro para eliminar los contaminantes.
En la prueba de mezcla, los laboratorios dispersaron isótopos no radiactivos de estroncio y cesio en agua de manantial, añadieron OMC y agitaron durante dos horas. Después de filtrar el sorbente, midieron las partículas que quedaron en el agua.
OMC1 del coque demostró ser el mejor para eliminar tanto el cesio como el estroncio del agua contaminada, mejorando significativamente a medida que aumentaba el sorbente. Un máximo de 800 miligramos de OMC1 eliminó aproximadamente el 83 por ciento de cesio y el 68 por ciento de estroncio de 100 mililitros de agua, informaron.
OMC2 de shungita en las mismas concentraciones absorbió el 70 por ciento de cesio y el 47 por ciento de estroncio.
Los investigadores se sorprendieron al ver que las partículas de shungita simple extraían casi tanto cesio como su contraparte oxidada. "Curiosamente, la gente local usó shungita simple para la purificación del agua desde la antigüedad", dijo Dimiev. "Pero hemos aumentado su eficienciamuchas veces, así como reveló los factores detrás de su efectividad ".
En las pruebas de filtración en columna, que involucraron el flujo de 1,400 mililitros de agua contaminada a través de un filtro OMC en cantidades de 100 mililitros, el filtro eliminó casi el 93 por ciento de cesio y 92 por ciento de estroncio en una sola pasada. Los investigadores pudieron contener yaislar los contaminantes atrapados en el material del filtro.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Original escrito por Mike Williams. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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