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21 janvier 2013 1 21 /01 /janvier /2013 16:50

Un nuovo metodo per la rimozione di materiale radioattivo da soluzioni è il risultato della collaborazione tra la Rice University e Lomonosov Moscow State University. L'ossido di grafene aggiunto alle scorie nucleari, simulate che rapidamente formano ciuffi per una facile rimozione.                                           

 

Un nuovo studio ha dimostrato che l'ossido di grafene può rimuovere rapidamente alcuni tra i più tossici e radioattivi radionuclidi a lunga vita, costruiti dall’uomo da acqua contaminata, fornendo una metodologia semplice per ridurre la contaminazione nucleare dei rifiuti e contribuire ad accelerarne la rimozione.

L’ossido di grafene ha una notevole capacità di rimuovere rapidamente materiale radioattivo da acqua contaminata, come testimonia il lavoro dei ricercatori della Rice University e Lomonosov Moscow State University.

La collaborazione del laboratorio chimico della Rice James Tour e del laboratorio chimico di Mosca Stepan Kalmykov hanno stabilito che microscopici atomi nelle scaglie  di ossido di grafene si legano rapidamente ai radionuclidi naturali e artificiali e li condensano in solidi. I fiocchi sono solubili in liquidi e facilmente prodotti.

I risultati sperimentali sono stati riportati nel Royal Society di Chimica e di Fisica.

La scoperta, potrebbe essere un vantaggio per la pulizia dei siti contaminati, come le centrali nucleari di Fukushima danneggiati dal terremoto 2011 e dal relativo tsunami. Si potrebbero anche tagliare -hanno detto- i costi di fratturazione idraulica ("fracking") per l'olio e il recupero del gas, contribuendo perciò a riavviare il mercato minerario americano dei metalli delle terre rare.

La grande superficie di ossido di grafene definisce la sua capacità di assorbire le tossine, ha detto. "Le proprietà di ritenzione elevata non sono sorprendenti per noi, " ha detto Kalmykov" è sorprendente la cinetica di assorbimento molto veloce, che è la chiave dell’efficacia di ossido di grafene."

"Nel mondo probabilistico delle reazioni chimiche in basse concentrazioni) di rado generano urti utili per fare avvenire reazioni, vi è una maggiore probabilità che la 'magia' accada con ossido di grafene che con un pezzo grande vecchio di bentonite, " Steven ha detto Winston,  ex vice presidente di Lockheed Martin e Parsons Ingegneria, esperto di energia nucleare e di bonifica che lavora con i ricercatori. "In breve, è veloce e buono."

Determinarne la velocità è stata oggetto degli esperimenti del gruppo Kalmykov. La testata di ossido di grafene sintetizzato in laboratorio alla Rice con rifiuti nucleari simulati contenenti uranio, plutonio e sostanze come sodio e calcio che potrebbero influenzare negativamente il loro assorbimento. Anche in queste condizioni, l’ossido di grafene  si è dimostrato molto meglio della bentonite e delle argille di carbone attivo granulare, comunemente usati nella pulitura dei rifiuti nucleari.

L’ossido di grafene introdotto nei rifiuti simulati ha coagulato in pochi minuti e, aggregato in modo rapido le peggiori tossine, Kalmykov -ha detto in aggiunta- che il processo ha lavorato in un'ampia gamma di valori di pH.

"Vedere lo stupore di Stepan su come anche questo accorgimento ha funzionato, è stata una buona conferma ", ha detto Giro. La collaborazione si è radicata quando Alessandro Slesarev, studente laureato nel suo gruppo, e Anna Yu. Romanchuk, studentessa laureata nel gruppo Kalmykov, si sono incontrati  diversi anni fa in una conferenza. I ricercatori si sono concentrati sulla rimozione degli isotopi radioattivi degli attinidi e dei lantanidi - 30 elementi delle terre rare della tavola periodica - dai liquidi, piuttosto che dai solidi o dai gas. "Anche se non mi piace l'acqua più di tanto, si possono e si nascondono là ", ha detto Winston. "Da un punto di vista per la salute umana e l'ambiente, è lì che sono almeno benvenuti."

Radionuclidi naturali sono sgraditi nel fracking dei fluidi che li portano alla superficie in operazioni di perforazione, ha detto Giro. "Quando le acque sotterranee escono e sono radioattivi sopra di un certo livello, non si possono rimettere in terra", ha detto. "E 'troppo caldo. Le aziende devono spedire acqua contaminata a siti di archiviazione di tutto il paese- ha detto ancora- sostenendo spese di grandi dimensioni. "La capacità di filtrare rapidamente i contaminanti sul posto permetterebbero di risparmiare molti soldi,.

Vede ancora maggiori benefici potenziali per l'industria mineraria. Requisiti ambientali sono "sostanzialmente inesistenti nei distretti minerari degli Stati Uniti per la ricerca di metalli delle terre rare, necessari per i telefoni cellulari", ha detto Giro. "La Cina possiede il mercato perché i cinesi non sono soggetti alle stesse norme ambientali. Quindi, se questa tecnologia offre la possibilità di compiere questa separazione mineraria in loco, potrebbe tradursi in un vantaggio enorme. "

Tour ha detto che l'acquisizione radionuclidi non li rende meno radioattivi, solo più facili da gestire. "Dove hai enormi piscine di materiale radioattivo, come a Fukushima, aggiungendo ossido di grafene torna a essere un materiale solido, quello che erano solo ioni in soluzione", ha detto. "Allora si può scremare e bruciarlo. L’ossido di grafene brucia molto rapidamente e lascia una torta di materiale radioattivo è quindi possibile riutilizzare ".

Il basso costo e le qualità biodegradabili dell’ossido di grafene dovrebbe rendere più appropriato per l'uso di barriere permeabili reattive, una tecnologia relativamente nuova per la bonifica delle acque sotterranee in situ, ha detto.

Romanchuk, Slesarev, Kalmykov e Tour sono autori del documento con Dmitry Kosynkin,  ex ricercatore post-dottorato presso la Rice, ora con Saudi Aramco. Kalmykov è capo divisione radiochimica e professore alla Lomonosov Moscow State University. Tour è il T.T. e W.F. Sedia Chao in Chimica e professore d’ingegneria meccanica e scienza dei materiali e d’informatica presso la Rice.

membrana-di-ossido-di-grafene.jpg

Fonte: Mike Williams, Rice University.

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Published by giuseppebenanti.over-blog.com - dans scoperte scientifiche
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