I ricercatori si sviluppano in alto

4 maggio 2023

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dall'Università Nazionale di Pusan

L’energia nucleare è fondamentale per produrre energia più pulita, ma l’inquinamento radioattivo associato richiede soluzioni strategiche. Il cesio (Cs+) è un radionuclide tossico generato dalle centrali nucleari che richiede l'immobilizzazione e metodi ad alto assorbimento per prevenire l'inquinamento ambientale.

Sebbene gli adsorbenti a base di fosfato siano ottimi candidati per la pulizia, il loro scambio ionico inefficiente porta a una capacità di adsorbimento limitata. L'elevato adsorbimento teorico degli adsorbenti fosfatici non corrisponde alle loro capacità di adsorbimento sperimentali.

Per rimuovere il dannoso Cs+ dalle acque reflue radioattive, i ricercatori della Pusan ​​National University guidati dal professor Kuk Cho del Dipartimento di ingegneria ambientale hanno sintetizzato fosfati di tipo dittmarite con una struttura stratificata, ideale per un facile scambio ionico.

Il team ha scoperto che i fosfati di magnesio avevano capacità di adsorbimento record per il Cs+, superando gli adsorbenti standard grazie agli ioni scambiabili e alla precipitazione-dissoluzione. Il prof. Cho afferma: "La presenza di ioni scambiabili e la precipitazione-dissoluzione hanno consentito capacità di assorbimento record per Cs+, superiori a quelle degli adsorbenti standard".

Lo studio è stato pubblicato sul Journal of Hazardous Materials. Utilizzando un metodo idrotermale one-pot, il team ha sintetizzato KMgPO4⋅H2O (KMP) e NH4MgPO4⋅H2O (NMP), entrambi composti di tipo dittmarite, con un'elevata capacità di adsorbimento teorica di 754 mg g− 1 e 856 mg g − 1 per Cs+, rispettivamente.

Il KMP e l'NMP sintetizzati avevano notevoli capacità di adsorbimento rispettivamente di 630 mg g−1 e 711 mg g−1, che rappresentavano l'84% delle loro capacità di adsorbimento teoriche. Questi valori di capacità di adsorbimento misurati sperimentalmente sono i più alti tra tutti gli adsorbenti riportati per Cs+.

Successivamente, il team ha caratterizzato e analizzato le proprietà fisiche e chimiche dei fosfati. Sulla base delle prestazioni di adsorbimento di Cs+ di KMP e NMP, hanno dimostrato che questi fosfati non sono più adatti per l’uso in acqua con elevate concentrazioni di ioni bivalenti. Tuttavia, possono ancora essere utilizzati nei processi di riassorbimento del Cs+, successivi ai processi di desorbimento, per concentrare il Cs+ e ridurre il volume dei rifiuti.

Il prof. Cho afferma: "Il Cs+ è un popolare radionuclide generato dalle centrali nucleari e il volume dei suoi rifiuti deve essere ridotto al minimo per lo smaltimento. Per ridurre al minimo il volume, l'adsorbente con maggiore capacità di adsorbimento è vantaggioso".

Lo studio ha scoperto che i nuovi fosfati assorbono in modo efficiente il Cs+, fornendo un metodo economicamente vantaggioso per lo smaltimento dei rifiuti radioattivi. Ciò è particolarmente importante in un mondo in cui si prevede che le centrali nucleari aumenteranno di numero e un adeguato stoccaggio con adsorbenti adeguati diventerà cruciale per la sostenibilità.

In conclusione, le elevate capacità di adsorbimento e la stabilità dei fosfati sintetizzati li rendono candidati promettenti per affrontare la sfida dello smaltimento dei rifiuti radioattivi.

Maggiori informazioni: Zeqiu Li et al, Fosfati di magnesio di tipo Dittmarite per una cattura altamente efficiente di Cs+, Journal of Hazardous Materials (2023). DOI: 10.1016/j.jhazmat.2023.131385

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