Por: Grant Douglas
Hay alrededor de 440 centrales nucleares en funcionamiento en 32 países de todo el mundo, que suministran alrededor del 10% de la electricidad mundial. Otros 60 reactores están en construcción y se proponen 300 más.
Australia tiene un solo reactor, utilizado con fines médicos y de investigación. Pero Australia normalmente produce más de 5.000 toneladas de uranio cada año. Esto es alrededor del 9% del total mundial.
La extracción y el procesamiento de uranio y las operaciones de las plantas de energía nuclear pueden producir una gama de elementos radiactivos (llamados radionucleidos). Estos pueden ser peligros de larga duración si se liberan en el medio ambiente. Los desechos radiactivos líquidos presentan un desafío particular: a menudo contienen una mezcla de radionúclidos, y pocas tecnologías pueden capturar y contener estos contaminantes de manera confiable, rápida y eficiente.
Hemos inventado un proceso rápido para capturar radionúclidos de desechos líquidos en un mineral similar a la arcilla, que luego se puede hornear para formar un material estable para su eliminación y almacenamiento a largo plazo. La investigación se publica en Scientific Reports y pronto se presentará en el Waste Management Symposium, la conferencia de gestión de desechos radiactivos más grande del mundo.
Captura de elementos radiactivos
Hace tiempo que se sabe que algunos minerales pueden capturar ciertos radionúclidos. Sin embargo, este proceso a menudo implica pasar agua contaminada a través de numerosos filtros llenos de estos materiales.
Por el contrario, nuestra tecnología (llamada EUREECA) utiliza un enfoque en el que se forma un mineral similar a la arcilla llamado hidróxido doble en capas dentro de las aguas contaminadas con radionúclidos. Estos minerales son un absorbente natural que puede eliminar una variedad de radionúclidos a la vez, incorporando estos y otros contaminantes como bloques de construcción en su estructura.
Este enfoque simple tiene muchas ventajas sobre las tecnologías convencionales. En la práctica, se agregan dos químicos industriales comunes al agua contaminada. Se produce una reacción en cuestión de segundos para producir el mineral de hidróxido doble en capas con los radionúclidos atrapados en su interior.
Es importante destacar que el mineral normalmente comprende menos del 0,5% de la masa del agua tratada. Esto significa que los contaminantes se vuelven cientos de veces más concentrados. El mineral también se separa fácilmente del agua utilizando técnicas de separación industriales convencionales.
En estudios que utilizaron aguas residuales de una mina de uranio australiana, el mineral contenía hasta un 1% de uranio, una concentración más alta que en el mineral de la mina. También se capturó una gran cantidad de otros contaminantes, incluida una variedad de radionucleidos liberados durante la minería y las actividades asociadas.
Hornear para almacenamiento a largo plazo.
Una vez que los contaminantes han sido capturados en el mineral de hidróxido doble en capas, deben encerrarse a perpetuidad. Este es el siguiente paso del proceso EUREECA: hornear el mineral para transformarlo, como la cerámica en un horno.
Calentamos el mineral a más de 1300 ℃, similar al flujo de lava de Hawái y, con colegas de la Universidad de Curtin, analizamos cómo cambiaba a nivel atómico. Se habían producido varios cambios fascinantes.
La primera fue que el hidróxido doble en capas se transformó en tres minerales separados: olivino, periclasa y espinela. Esta es una combinación de minerales que normalmente se encuentran en el manto inferior, a unos 2.500 km por debajo de la superficie de la Tierra. Estos minerales no solo son estables a altas temperaturas y presiones, sino que también son muy resistentes al daño por radiación.
Cuando los minerales horneados se enfriaron, descubrimos que los radionúclidos se habían concentrado aún más. El uranio, el torio, el plomo y otros contaminantes ahora se comprimieron en nuevos minerales formados en los límites microscópicamente delgados entre el olivino, la periclasa y la espinela. En estas regiones fronterizas, la concentración de radionucleidos era unas 50.000 veces mayor que en las aguas residuales originales que contenían uranio.
Descontaminación más fácil
Nuestro proceso tiene muchas aplicaciones potenciales para la captura, contención y almacenamiento de residuos radiactivos solubles a perpetuidad. Además de tratar las aguas residuales de las minas de uranio, podría usarse para capturar y contener radionúclidos de los flujos de desechos médicos.
También habría sido de gran utilidad tras el desastre nuclear de Fukushima Daiichi en 2011, que generó enormes cantidades de residuos líquidos complejos. En lugar de utilizar múltiples pasos y procedimientos e infraestructuras de tratamiento de agua sustanciales, a menudo complejos, la tecnología EUREECA podría haberse implementado rápidamente para descontaminar el agua y eliminar los radionúclidos en minerales sólidos para el almacenamiento a largo plazo.
Este artículo es una traducción de otro publicado en The Conversation. Puedes leer el texto original haciendo clic aquí.
