Los científicos y colaboradores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) propusieron un nuevo mecanismo por el cual los desechos nucleares podrían propagarse en el medio ambiente.

Los nuevos hallazgos, que involucran a investigadores de Penn State y Harvard Medical School, tienen implicaciones para la gestión de residuos nucleares y la química ambiental. La investigación se publica en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

"Este estudio se relaciona con el destino de los materiales nucleares en la naturaleza, y nos topamos con un mecanismo previamente desconocido por el cual ciertos elementos radiactivos podrían propagarse en el medio ambiente, ", dijo el científico y autor principal de LLNL, Gauthier Deblonde." Demostramos que hay moléculas en la naturaleza que no se consideraron antes, en particular proteínas como la 'lanmodulina' que podrían tener un fuerte impacto en los radioelementos que son problemáticos para la gestión de desechos nucleares, como el americio, curio, etc. "

Actividades nucleares pasadas y presentes (energía, investigar, pruebas de armas) han aumentado la urgencia de comprender el comportamiento de los materiales radiactivos en el medio ambiente. Residuos nucleares que contienen actínidos (por ejemplo, plutonio, americio, curio, neptunio ...) son particularmente problemáticos ya que permanecen radiactivos y tóxicos durante miles de años.

Sin embargo, se sabe muy poco sobre la forma química de estos elementos en el medio ambiente, obligando a los científicos e ingenieros a utilizar modelos para predecir su comportamiento a largo plazo y sus patrones de migración. Hasta ahora, estos modelos solo han considerado interacciones con pequeños compuestos naturales, fases minerales y coloides, y el impacto de compuestos más complejos como las proteínas se ha ignorado en gran medida. El nuevo estudio demuestra que un tipo de proteína que es abundante en la naturaleza supera ampliamente a las moléculas que los científicos consideraban anteriormente como las más problemáticas en términos de migración de actínidos en el medio ambiente.

"El reciente descubrimiento de que algunas bacterias utilizan específicamente elementos de tierras raras ha abierto nuevas áreas de la bioquímica con importantes aplicaciones tecnológicas y posibles implicaciones para la geoquímica de actínidos, debido a las similitudes químicas entre las tierras raras y los actínidos ", dijo Joseph Cotruvo Jr., Profesor asistente de Penn State y coautor correspondiente del artículo.

La proteína llamada lanmodulina es una proteína pequeña y abundante en muchas bacterias que utilizan tierras raras. Fue descubierto por los miembros del equipo de Penn State en 2018. Si bien el equipo de Penn State y LLNL ha estudiado en detalle cómo funciona esta proteína notable y cómo se puede aplicar para extraer tierras raras, La relevancia de la proteína para los contaminantes radiactivos en el medio ambiente no se había explorado anteriormente.

"Nuestros resultados sugieren que la lanmodulina, y compuestos similares, desempeñan un papel más importante en la química de los actínidos en el medio ambiente de lo que podríamos haber imaginado, ", dijo la científica de LLNL Annie Kersting." Nuestro estudio también apunta al importante papel que pueden desempeñar las moléculas biológicas selectivas en los patrones de migración diferencial de radioisótopos sintéticos en el medio ambiente ".

"El estudio también muestra por primera vez que la lanmodulina prefiere los elementos actínidos sobre cualquier otro metal, incluidos los elementos de tierras raras, una propiedad interesante que podría usarse para nuevos procesos de separación, ", dijo el científico de LLNL Mavrik Zavarin.

La bioquímica de elementos de tierras raras es un campo muy reciente en el que Penn State y LLNL han ayudado a ser pioneros, y el nuevo trabajo es el primero en explorar cómo la química ambiental de los actínidos puede estar relacionada con el uso de elementos de tierras raras por parte de la naturaleza. La mayor afinidad de la lanmodulina por los actínidos podría incluso significar que los organismos que utilizan tierras raras que son ubicuos en la naturaleza pueden incorporar preferentemente ciertos actínidos en su bioquímica. según Deblonde.