Cristais para economizar lixo nuclear

Em um mundo cada vez mais preocupado com as implicações ambientais e geopolíticas do uso de combustíveis fósseis, a energia nuclear está atraindo atenção significativa. Como uma fonte de energia limpa sustentável capaz de gerar eletricidade em larga escala sem emissões de gases de efeito estufa, oferece uma solução promissora para apoiar a transição da sociedade para um futuro neutro em carbono.

No entanto, a produção de energia nuclear gera resíduos radioativos. A gestão segura destes resíduos é um desafio crítico que deve ser superado para ganhar a confiança do público nesta solução energética transformadora.

Uma solução inovadora para a gestão de resíduos nucleares

Uma equipe de pesquisadores daUniversidade de Houston desenvolveu uma solução inovadora para a gestão de resíduos nucleares: cristais moleculares baseados em ciclotetrabenzilhidrazonas. Esses cristais, provenientes de uma grande descoberta que a equipe fez em 2015, são capazes de capturar iodo – um dos produtos de fissão radioativa mais comuns – em soluções aquosas e orgânicas, bem como na interface entre os dois.

“Este último ponto é particularmente importante porque a captura de iodo nas interfaces pode impedir que o iodo atinja e danifique os revestimentos especializados usados ​​em reatores nucleares e vasos de contenção de resíduos.Ognjen Miljanic, professor de química e autor correspondente do artigo detalhando esta descoberta, anotado em Ognjen Miljanic Relatórios de Ciências Físicas Celulares.

Esses cristais exibem uma incrível capacidade de adsorção de iodo, rivalizando com estruturas metálicas orgânicas porosas (MOFs) e estruturas orgânicas covalentes (COFs), anteriormente consideradas o auge dos materiais de adsorção de iodo.

O papel de Alexandra Robles na descoberta

Alexandra Robles, primeira autora do estudo e ex-aluna de doutorado que baseou sua tese nesta pesquisa, estava trabalhando com cristais no laboratório de Miljanic quando fez a descoberta. Seu interesse em uma solução para o lixo nuclear levou Robles a investigar o uso de cristais para capturar iodo.

“O iodo acabou captando na interface entre as camadas orgânica e aquosa, fenômeno pouco estudado.O professor Miljanić acrescentou, acrescentando que esta propriedade excepcional oferece uma vantagem intrínseca. “Quando o material é depositado entre a camada orgânica e a camada aquosa, ele basicamente interrompe a transferência de iodo de uma camada para a próxima“.

Benefícios da técnica de pegar e soltar

Esse processo não apenas mantém a integridade dos revestimentos do reator e melhora a contenção, mas o iodo capturado também pode ser transportado de um local para outro. “A ideia aqui é capturá-lo em um local difícil de gerenciar e depois liberá-lo em um local mais fácil de gerenciar.disse o professor Miljanic.

A outra vantagem da técnica de pegar e soltar é que os cristais podem ser reutilizados. “Se o contaminante simplesmente aderir ao reagente, todo deve ser descartado, o que aumenta o desperdício e as perdas econômicasEle explicou.

É claro que todo esse potencial extraordinário ainda não foi testado em aplicações práticas, o que faz Ognjen Miljanic pensar nos próximos passos.

Moléculas, cristais e polvos

A equipe criou essas minúsculas moléculas orgânicas contendo apenas átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio usando produtos químicos disponíveis comercialmente.

Cada cristal é uma estrutura em forma de anel da qual emergem oito segmentos lineares, levando a equipe de pesquisa a chamá-lo de “polvo”.

“Eles são fáceis de fabricar e podem ser produzidos em larga escala a partir de materiais relativamente baratos sem uma atmosfera protetora especial.Professor Miljanic apontou novamente.

Ele estima que atualmente pode produzir esses cristais a um custo de cerca de US$ 1 por grama em um laboratório acadêmico. Em um contexto industrial, o pesquisador acredita que o custo seria bem menor.

Esses pequenos cristais famintos são muito versáteis e podem absorver mais do que apenas iodo. A equipe os usou para capturar dióxido de carbono, o que seria outro grande passo em direção a um mundo mais limpo e sustentável. Além disso, as moléculas do “polvo” estão intimamente relacionadas às dos materiais usados ​​para fabricar baterias de íon-lítio, abrindo as portas para outras oportunidades energéticas.

“É um tipo simples de molécula que pode fazer todo tipo de coisas diferentes, dependendo de como se integra com o resto do sistema dado.concluiu o professor Miljanic.Então, também acompanhamos todos esses aplicativos“.

Ele está entusiasmado com as muitas possibilidades que os cristais oferecem e é apaixonado por explorar aplicações práticas. Seu próximo objetivo é encontrar um parceiro que ajude os cientistas a explorar diferentes aspectos do trabalho.

Enquanto isso, os pesquisadores planejam continuar a explorar a cinética e o comportamento das estruturas cristalinas para melhorá-las ainda mais.

artificial

Em suma, a descoberta da equipe da Universidade de Houston pode transformar a gestão de resíduos nucleares. Capazes de capturar iodo radioativo, esses cristais podem formar uma solução eficaz e econômica. A possibilidade de reaproveitamento desses cristais após a captura do iodo representa um grande avanço na redução do lixo nuclear. Embora o trabalho ainda esteja em estágio preliminar, as perspectivas oferecidas por essa tecnologia são muito promissoras.

Para um melhor entendimento

P: Como funciona essa nova maneira de gerenciar o lixo nuclear?

R: Este método é baseado no uso de cristais moleculares que podem capturar iodo radioativo, que é um produto de fissão comum em lixo nuclear.

P: Quais são as vantagens deste novo método?

R: Uma das principais vantagens desse método é que os cristais usados ​​para capturar o iodo podem ser reaproveitados, o que pode ajudar a reduzir a quantidade de lixo nuclear.

P: Quais são os próximos passos para esta pesquisa?

R: Os pesquisadores agora esperam testar esse método em aplicações práticas e explorar outros usos potenciais para os cristais, incluindo a captura de dióxido de carbono.

Legenda: Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Houston descobriu cristais moleculares capazes de capturar iodo, um dos produtos de fissão radioativa mais comuns. Esses cristais versáteis podem ser usados ​​para gerenciamento de lixo nuclear e outras aplicações relacionadas à energia.

[ Communiqué ]