L'incidente nucleare di Fukushima rimane impresso nella memoria di molte persone. È stata una catastrofe che ha causato il rilascio di enormi quantità di acqua contaminata radioattivamente, che i gestori della centrale nucleare hanno dovuto successivamente ripulire. Uno dei metodi che usavano era l'osmosi inversa ma non era particolarmente efficace. Sebbene sia possibile purificare fino al 70% dell'acqua contaminata in questo modo, gli elementi radioattivi si accumulano nel restante 30 percento. Alcuni di questi elementi sono altamente radioattivi e lo rimangono per migliaia di anni. Per come stanno le cose, il governo giapponese sta pianificando di scaricare quest'acqua, oltre un milione di litri in totale, nell'Oceano Pacifico nel 2022.

"Se hanno usato il nostro filtro, non avrebbero bisogno di, "dice Raffaele Mezzenga, Professore di Food &Soft Materials all'ETH di Zurigo. Quattro anni fa lui e il suo scienziato senior Sreenath Bolisetty hanno presentato la loro invenzione di una membrana filtrante composta principalmente da proteine ​​del siero di latte denaturate e carbone attivo.

In una pubblicazione dell'epoca, i ricercatori hanno dimostrato l'efficienza con cui il loro prodotto rimuove i metalli pesanti, alcuni elementi radioattivi come l'uranio, e metalli preziosi come oro o platino dall'acqua.

Filtro adatto anche per isotopi radioattivi

Ora, Mezzenga e Bolisetty hanno utilizzato la loro membrana per purificare gli effluenti ospedalieri contaminati da elementi radioattivi. Nel corso della loro indagine, i due ricercatori hanno scoperto che il loro filtro è efficace anche nel rimuovere queste sostanze. Il loro studio è stato recentemente pubblicato sulla rivista Scienze ambientali:ricerca e tecnologia sull'acqua .

Test di laboratorio mostrano che la membrana è in grado di rimuovere i radionuclidi utilizzati in campo medico:tecnezio-99m, iodio-123 e gallio-68, dall'acqua con efficienze superiori al 99,8% in un solo passaggio di filtrazione.

I ricercatori hanno anche testato la loro membrana filtrante con un campione di effluenti reali di un ospedale svizzero, che conteneva iodio radioattivo-131 e lutezio-177. Ha rimosso entrambi gli elementi quasi completamente dall'acqua.

Lo stoccaggio di materiale radioattivo richiede spazio

I professionisti medici usano i radionuclidi per curare il cancro, Per esempio, o come agente di contrasto nelle procedure di imaging. Nella maggior parte dei casi, questi materiali sono solo leggermente radioattivi e hanno una breve emivita di poche ore o giorni.

Tuttavia, lo smaltimento in rete fognaria non è consentito né per gli effluenti ospedalieri che contengono tali sostanze né per i rifiuti umani dei pazienti trattati con esse. Gli ospedali devono quindi conservare gli effluenti in modo sicuro e protetto in appositi contenitori fino a quando la radioattività non è scesa a un livello innocuo. Questo crea problemi con lo spazio. Ma non è l'unico problema. È inoltre necessario garantire che il personale e l'ambiente siano protetti dalle radiazioni.

La membrana riduce enormemente i volumi di rifiuti

"Grazie alla nostra membrana, è possibile ridurre enormemente la quantità di rifiuti e immagazzinare gli elementi radianti più compatti, solidi secchi, " dice Mezzenga. Una volta che la membrana ha raggiunto la sua piena capacità di assorbimento, può essere sostituito e riposto in modo da non occupare molto spazio, lui spiega. I liquidi filtrati possono quindi essere scaricati in sicurezza nella rete fognaria.

Il coautore dello studio, Bolisetty, ha co-fondato BluAct Technologies GmbH quattro anni fa. Ora la sua azienda sta preparando un progetto pilota con un grande ospedale svizzero desideroso di testare la filtrazione degli effluenti radioattivi. È fiducioso che il progetto sarà presto operativo. Sono attualmente in corso negoziati per stabilire un modo sicuro per implementare i filtri.

Bolisetty sta anche negoziando con una società giapponese coinvolta nell'operazione di bonifica di Fukushima sull'utilizzo della membrana del filtro per trattare un campione dell'acqua contaminata. Il suo scopo è scoprire se rimuove in modo affidabile la maggior parte degli elementi radioattivi e se è adatto al trattamento di grandi volumi.

Membrana filtrante efficace su larga scala

Sulla base dei risultati del loro studio attuale, Il professor Mezzenga dell'ETH crede che il prodotto abbia le carte in regola. "La membrana filtrante elimina gli isotopi radioattivi su vasta scala, " dice. In linea di principio, tutti gli isotopi radioattivi nella tavola periodica che si trovano tra gli estremi testati, cioè tecnezio e uranio, legarsi alla membrana. Questi includono cesio radioattivo, iodio, argento e cobalto, tutte presenti nell'acqua trapelata da Fukushima. Sono presenti anche grandi quantità di trizio; questo è l'unico elemento che probabilmente non si legherà alla membrana perché è troppo piccolo.

"Se la nostra ipotesi è corretta, la membrana filtrante potrebbe ridurre enormemente il volume delle acque reflue a Fukushima, il che significa che nessuna acqua radioattiva dovrebbe essere scaricata nell'Oceano Pacifico, " Dice Bolisetty. Spiega che i filtri saturati con gli elementi altamente radioattivi possono essere immagazzinati come solidi, per esempio nello stesso luogo delle barre di combustibile usate dalle centrali nucleari.

Non è particolarmente difficile realizzare la membrana filtrante. Le proteine ​​del siero di latte utilizzate sono un prodotto di scarto dell'industria lattiero-casearia, economico e disponibile ovunque. Anche il componente carbone attivo è facilmente disponibile. "Sono sicuro che il Giappone potrebbe iniziare a utilizzare la membrana filtrante in questo momento e, così facendo, risolvere un grave problema ambientale, "Dice Bolisetty.