La energía nuclear ha sido considerada durante mucho tiempo como una fuente de energía de próxima generación, y los principales países de todo el mundo están compitiendo para asegurar tecnologías de vanguardia aprovechando la alta eficiencia económica y la sostenibilidad de la energía nuclear. Sin embargo, el uranio, que es esencial para la generación de energía nuclear, tiene graves implicaciones tanto para los ecosistemas del suelo como para la salud humana.
A pesar de ser un material radiactivo clave, el uranio plantea importantes riesgos para la salud debido a su toxicidad química para los riñones, los huesos y las células. Como resultado, tanto la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. como la Organización Mundial de la Salud recomiendan permitir y abogar por que las concentraciones de uranio en las aguas residuales sean inferiores a 30 μg/L.
El Instituto Coreano de Ingeniería Civil y Tecnología de la Construcción (KICT) ha llevado a cabo una investigación sobre un proceso de adsorción basado en nanomateriales para eliminar eficientemente las aguas residuales de uranio extraídas de suelos contaminados con radiactividad real. También han propuesto su aplicabilidad para prevenir contaminaciones ambientales secundarias.
Las aguas residuales radiactivas, un subproducto inevitable de la generación de energía nuclear, requieren un tratamiento posterior para minimizar el impacto ecológico y los riesgos asociados. Aunque este proceso implica procedimientos complejos y costos sustanciales, se han empleado varios métodos para tratar aguas residuales radiactivas de suelos contaminados con uranio. Estos métodos incluyen precipitación química, evaporación, técnicas electroquímicas, separación por membrana y adsorción/intercambio iónico.
Entre ellas, la precipitación química utilizando agentes químicos inyectados se emplea comúnmente en aplicaciones prácticas. Sin embargo, considerando factores como la rentabilidad, el respeto al medio ambiente, la practicidad y la renovabilidad, los procesos de adsorción resultan particularmente adecuados para el tratamiento de aguas residuales de uranio.
El nitruro de boro (BN), un material que ha llamado la atención como un adsorbente eficaz debido a su alta resistencia mecánica, resistencia a los ácidos y su importante superficie, es conocido por su impresionante rendimiento en el tratamiento de aguas residuales mediante procesos de adsorción.
Sin embargo, aún no se han realizado investigaciones sobre el tratamiento real de aguas residuales de uranio utilizando nitruro de boro hexagonal (h-BN), lo que deja como factor desconocido la aplicabilidad del nitruro de boro (BN) para el tratamiento real de aguas residuales de uranio.
El equipo de investigación del KICT, dirigido por el Dr. Rho, Hojung, ha evaluado exhaustivamente el rendimiento de adsorción de los nanomateriales h-BN para el tratamiento de aguas residuales de uranio. Exploraron diversas condiciones operativas y ambientales del agua, incluido el tiempo de exposición, la temperatura, la concentración inicial de uranio, los iones de fondo (como NaCl y MgCl2 ) y ácido húmico (HA).
El estudio sugiere que el nitruro de boro (BN) puede aplicarse eficazmente al tratamiento de aguas residuales de uranio. Además, realizaron una prueba de reutilización del h-BN, que adsorbió eficientemente el uranio disuelto, lo que demuestra aún más su alta reutilización.
Además, mediante el análisis de variables experimentales como la concentración inicial de uranio, el tiempo de exposición, la temperatura, el pH y la presencia de iones de fondo o materia orgánica, el equipo de investigación realizó un "análisis de importancia de características" utilizando el algoritmo Random Forest basado en inteligencia artificial. .
Como resultado, descubrieron que la temperatura, los cationes y la materia orgánica tienen un impacto mínimo en el rendimiento de la adsorción, lo que convierte a este estudio en el primero de su tipo en el mundo.
Se espera que este estudio contribuya a minimizar el daño potencial al medio ambiente y la salud humana al permitir un tratamiento más eficiente del suelo contaminado con aguas residuales radiactivas generadas por plantas de energía nuclear.
El Dr. Rho dijo:"El método de precipitación convencional para purificar el suelo contaminado con uranio utilizando agentes químicos conduce a una contaminación ambiental secundaria".
"La utilización de nanoadsorbentes de nitruro de boro (BN) para el tratamiento de uranio garantiza una alta reutilización sin necesidad de agentes químicos, lo que lo convierte en un novedoso método de eliminación de residuos nucleares respetuoso con el medio ambiente".
El trabajo está publicado en el Journal of Hazardous Materials .
Más información: Byung-Moon Jun et al, Adsorción de ion uranilo en nitruro de boro hexagonal para la remediación de suelos contaminados con U real y su interpretación utilizando bosque aleatorio, Journal of Hazardous Materials (2024). DOI:10.1016/j.jhazmat.2024.134072
Información de la revista: Revista de materiales peligrosos
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología
