دانشمندان می‌خواهند با روش جدیدی عناصر کمیاب را از زباله‌های هسته‌ای بازیافت کنند

آیا تنها راه مقابله با زباله‌های هسته‌ای دفن دائمی آنهاست؟ آیا نمی‌توان از این زباله‌ها بهره دیگری برد؟ دانشمندان با کمک مالی اتحادیه اروپا، قصد دارند با روش‌ جدید جداسازی برخی از عناصر گران‌بها و کمیاب را از زباله‌های هسته‌ای بازیافت کنند.

براساس گزارش Interesting Engineering، اتحادیه اروپا 2.3 میلیون یورو به یک پروژه سه‌ساله به نام «MaLaR - مواد دوبعدی و سه‌بعدی جدید برای بازیابی لانتانید از زباله‌های هسته‌ای» اعطا کرده است. علاوه‌بر آلمان، کشورهای فرانسه، سوئد و رومانی نیز در این پروژه مشارکت می‌کنند.

در این پروژه محققان می‌خواهند لانتانیدها (Lanthanide) را بازیافت کنند، که در جدول تناوبی مدرن در موقعیت‌های 58 تا 71 قرار دارند و شامل چندین عنصر کمیاب هستند. این مواد در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، به عنوان مثال، در صفحه‌نمایش، باتری، آهنربا، مواد کنتراست و پروب‌های بیولوژیکی کاربرد دارند.

بازیافت عناصر کمیاب از زباله‌های هسته‌ای

لانتانیدها مواد خام بسیار کمیابی هستند که بیشتر آن از چین می‌آید. به همین دلیل است که دانشمندان در تلاش هستند تا این مواد را از زباله‌های هسته‌ای بازیافت کنند. برای بازیافت زباله‌ها، قاعدتاً باید آنها را جدا کرد. علاوه‌بر خطرات ایمنی مرتبط با عناصر رادیواکتیو، یک مشکل اساسی درمورد زباله‌های هسته‌ای وجود دارد: مواد موجود در آن واکنش‌های شیمیایی بسیار مشابهی از خود نشان می‌دهند و یافتن چیزی که فقط در یک عنصر باعث واکنش شود و نه در سایر عناصر، بسیار دشوار است. فرایندهای جداسازی موجود اغلب شامل مواد شیمیایی خطرناک است، انرژی زیادی مصرف می‌کند و خود منجر به تولید زباله‌های اضافی می‌شود.

در پروژه MaLaR محققان از یک روش جدیدی استفاده می‌کنند. ایده آنها این است که مواد جدیدی را به عنوان ابزاری برای روش‌های جداسازی مؤثر و سازگار با محیط‌زیست توسعه دهند. این روش هم در زباله‌های هسته‌ای و هم برای زباله‌های صنعتی کاربرد خواهد داشت. همانند روش‌های جداسازی کنونی، محققان براساس اصل جذب مواد را جداسازی می‌کنند: عناصر رادیواکتیو خاص در زباله‌های هسته‌ای مایع، خود را به فاز جامد مجاور یک جاذب متصل می‌کنند و بنابراین می‌توانند از بقیه زباله‌ها جدا شوند.

در سال‌های اخیر، مطالعات نشان داده‌اند که اکسیدهای گرافن (مواد متخلخل مبتنی بر کربن) می‌توانند به طور قابل توجهی از مهم‌ترین جاذب‌های صنعتی یا هسته‌ای که درحال‌حاضر استفاده می‌شوند بهتر عمل کنند. علاوه‌براین، اخیراً مشخص شد که تغییرات خاصی در ساختار الکترونیکی آنها عملکرد جذب را بیشتر می‌کند. در پروژه MaLaR، محققان می‌خواهند واکنش‌های شیمیایی را بررسی کنند و مواد جدیدی براساس اکسید گرافن تولید کنند که می‌تواند به عنوان جاذب عناصر خاص عمل کند.