Un team di ricercatori di Sandia, Lawrence Berkeley e i laboratori nazionali del Pacifico nord-occidentale hanno testato un minerale "simile a una spugna" che può "assorbire" l'uranio in un ex mulino di uranio vicino a Rifle, Colorado.

I ricercatori hanno scoperto che il minerale, apatite di calcio, assorbe e lega l'uranio dalle acque sotterranee, riducendolo di oltre diecimila volte.

"La tecnologia dell'apatite ha ridotto con successo la concentrazione di uranio, vanadio e molibdeno nelle acque sotterranee del sito del fucile, " ha detto Marco Rigali, il geochimico Sandia alla guida del progetto. "Inoltre, i livelli di uranio sono rimasti al di sotto della concentrazione target del Dipartimento dell'Energia per più di tre anni".

Il sito del mulino contaminato vicino a Rifle si trova a circa 180 miglia a ovest di Denver. Dal 2002, l'Office of Legacy Management del DOE ha utilizzato il sito per testare una varietà di diverse tecnologie di bonifica dell'uranio.

Tutte le forme di uranio sono radioattive, ed è tossico se ingerito. molibdeno e vanadio, d'altra parte, sono utili a molto, livelli molto bassi, ma sono tossici ad alte concentrazioni. Mentre il sito di prova del fucile è remoto, ci sono migliaia di siti in tutto il mondo che sono similmente contaminati da elementi radioattivi e metalli pesanti che minacciano le acque sotterranee, acque superficiali e scorte di cibo.

L'apatite di calcio è un minerale comunemente usato nei fertilizzanti ed è anche un componente importante di ossa e denti. I ricercatori hanno formato una "spugna" nel terreno iniettando due sostanze chimiche poco costose e non tossiche, citrato di calcio e fosfato di sodio, in un pozzo appositamente progettato per iniettare soluzioni nel sottosuolo dell'ex mulino di uranio.

Una volta a terra, utili batteri del suolo hanno mangiato il citrato di calcio e hanno escreto il calcio in una forma che gli consente di reagire rapidamente con il fosfato di sodio per formare apatite di calcio, che ricopriva la sabbia e le particelle di terreno sottoterra, formando la spugna. La spugna di apatite cattura i contaminanti, come l'uranio, mentre si forma sulle particelle di terreno attorno al pozzo di iniezione, e poi come l'acqua sotterranea scorre attraverso la spugna ruvida. Una volta formato, l'apatite è incredibilmente stabile, e può trattenere i contaminanti catturati per millenni.

Assorbire metà della tavola periodica

"L'approccio a base di apatite per la bonifica dell'uranio è stato di gran lunga il più efficace e duraturo senza significativi effetti collaterali negativi, " ha detto Ken Williams, il programma di risanamento ambientale e risorse idriche condotto a Lawrence Berkeley. "In pratica è stata una situazione win-win-win. La prima vittoria è la facilità d'uso con una sola iniezione necessaria. La prossima vittoria è la rimozione dell'uranio a livelli incredibilmente bassi. La terza vittoria è la mancanza di significative conseguenze deleterie".

Williams ha testato diverse tecniche di bonifica dell'uranio presso il sito di Rifle per più di un decennio, da quando era uno studente laureato. Come studente, è stato coinvolto in un progetto nel sito in cui hanno nutrito i batteri del suolo con aceto per riparare l'uranio che ha avuto alcuni sfortunati effetti collaterali.

La tecnologia di bonifica dell'apatite è stata inventata dall'ex ingegnere chimico Sandia Robert Moore. È stato utilizzato presso il sito di Hanford del DOE nello stato sud-orientale di Washington per proteggere il fiume Columbia dallo stronzio-90, un altro isotopo radioattivo.

I geologi sanno che l'apatite può catturare elementi da più della metà della tavola periodica degli elementi, Rigali ha detto, ma il team ha condotto test iniziali di laboratorio per confermare che l'apatite si legherebbe all'uranio disciolto. Questi test sono stati condotti da Jim Szecsody, un geochimico presso il Pacific Northwest National Laboratory.

Oltre a ridurre di oltre diecimila volte la quantità di uranio nelle acque sotterranee, Williams e Rigali scoprirono che l'apatite riduceva la quantità di vanadio di più di cento volte. Il vanadio è un altro contaminante rimasto dalla macinazione dell'uranio, insieme al molibdeno, selenio e arsenico. di buon auspicio, la tecnologia di bonifica a base di apatite cattura anche queste altre sostanze chimiche tossiche, loro hanno detto.

Il futuro della bonifica dell'apatite

La modellazione al computer del geoscienziato di Sandia Pat Brady suggerisce che l'uranio rimarrà contenuto all'interno del minerale di apatite per decine di migliaia di anni, forse più a lungo di quanto la pianura alluvionale del sito del mulino rimarrà nella sua posizione attuale adiacente al fiume Colorado, ha detto Rigali.

Williams continuerà a misurare la quantità di contaminanti nelle acque sotterranee a valle della spugna di apatite ogni mese finché la spugna non sarà "piena". Ciò consentirà al team di ricerca di apprendere quanto uranio e altri contaminanti può contenere l'apatite, e quando la spugna avrebbe bisogno di essere "rinfrescata" con altra apatite, Egli ha detto.

La tecnologia dell'apatite viene presa in considerazione per l'uso in diversi altri luoghi contaminati, sia a gestione federale che di proprietà privata, disse Rigali. Anche aumentare la potenziale applicabilità della bonifica dell'apatite è il fatto che può essere "sintonizzata" per catturare diversi contaminanti preoccupanti tra cui piombo e arsenico.

"La famiglia dei minerali dell'apatite è molto ampia, " ha aggiunto. "E tutti hanno diverse capacità di catturare e immagazzinare contaminanti. Puoi letteralmente sintonizzare la struttura dell'apatite per individuare specifici contaminanti preoccupanti".

apatite di rame, Per esempio, è un'ottima spugna per l'arsenico.

"Questo è stato uno dei progetti più gratificanti su cui ho lavorato in Sandia, "Ha detto Rigali. "È fantastico avere questo tipo di opportunità perché ti senti come se stessi facendo qualcosa che sta risolvendo un problema e facendo la differenza. So che questa tecnologia potrebbe essere utilizzata in dozzine di siti per la bonifica dell'uranio".