Millones de procedimientos de imágenes médicas cada año se basan en tecnecio radiactivo. Uno de sus radioisótopos se desintegra rápidamente y es útil como material trazador en medicina nuclear. Pero otro tecnecio-99, es muy longevo, plantea un riesgo para el medio ambiente, y es una amenaza potencial para la salud.

El tecnecio se puede encontrar en los desechos de los reactores nucleares y en los sitios que procesaron uranio para armas nucleares durante la Guerra Fría. como el sitio de Hanford en el estado de Washington. La forma más común de tecnecio, llamada pertecnetato, es soluble en agua y tiene un alto potencial de propagarse por el suelo y las aguas subterráneas.

Pero ahora, investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL), Universidad Internacional de Florida, y el Instituto de Tecnología de Illinois están más cerca de comprender cómo las altas concentraciones de tecnecio-99 pueden tratarse con hierro simple, que es económico y fácilmente disponible.

El equipo completó recientemente experimentos en los que casi todo (99,8%) del tecnecio se eliminó de una solución líquida después de un mes en contacto con partículas de hierro. Esto ocurre cuando el hierro se oxida o pierde electrones en un proceso químico llamado eliminación reductora.

"Simplemente los dejamos sentarse en contacto unos con otros, "dijo Daria Boglaienko, un científico ambiental en PNNL. "Eso es lo diferente de este estudio. No controlamos ningún parámetro como la acidez o la temperatura o el contenido de oxígeno. Simplemente dejamos que la reacción se desarrolle espontáneamente, como sucedería en la naturaleza si estos dos compuestos entraran en contacto ".

El equipo pasó a analizar los productos de reacción a escala atómica con instrumentos sofisticados en el Laboratorio de Procesamiento Radioquímico de PNNL y dos instalaciones para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE):EMSL, el Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales del PNNL, y la fuente de fotones avanzada, ubicado en el Laboratorio Nacional de Argonne.

Estudios anteriores observaron esta reacción en condiciones anaeróbicas controladas y / o con cargas relativamente bajas de tecnecio. Pero este estudio es el primero en mostrar cómo la reacción se produce de forma espontánea en condiciones aeróbicas con altas concentraciones de tecnecio. y comprender cómo se incorpora el tecnecio a la red de minerales de hierro.

Investigadores revelados en Química de las comunicaciones que los grupos de tecnecio se incorporan parcialmente a los minerales de hierro, como la magnetita, durante la oxidación y mineralización simultáneas del hierro. Este es el mismo mecanismo de incorporación que se esperaría en un sistema natural.

Potencial de limpieza

"El hecho de que este experimento se llevó a cabo en condiciones que ocurrirían espontáneamente con la introducción de hierro, conocido como hierro de valencia cero, tiene implicaciones positivas para los esfuerzos de limpieza ambiental en el subsuelo o en los sistemas de tratamiento de desechos nucleares, "dijo la autora correspondiente Tatiana Levitskaia, químico en PNNL.

Los investigadores también encontraron que la presencia de tecnecio ralentiza la oxidación del hierro metálico y su transformación final de ferrihidrita a magnetita. El proceso más lento le da tiempo al tecnecio para incorporarse a la magnetita.

Una vez alojado dentro de la estructura cristalina, el tecnecio no se re-oxida a su forma más móvil de pertecnetato, sino que es secuestrado a largo plazo, lo que minimiza el riesgo de que se vuelvan a liberar las aguas subterráneas o el medio ambiente subterráneo.

El equipo de investigación continúa trabajando con hierro de valencia cero. Han probado su capacidad para separar y secuestrar tecnecio en Hanford, donde la limpieza implicará vitrificación, o convertir los desechos líquidos en vidrio, para un almacenamiento seguro a largo plazo. Es posible que una parte del tecnecio no se incorpore completamente al vidrio y termine en un flujo secundario de desechos. El hierro de valencia cero puede ser eficaz para eliminar el tecnecio de estos desechos secundarios.