Még a szennyeződés is lehet piszkos, és a kutatók megtalálták a módját, hogy megtisztítsák a két radioaktív elemmel szennyezett talajt, amelyet a korábbi nukleáris fegyverek fejlesztése és az atomenergia-kutatás során termeltek ki. A módszer a szuperkritikus folyadék-kivonásnak nevezett ipari eljárást használja ki a hosszú élettartamú radioaktivitás megtisztítására, amely a dombok összeomlása után is fennmaradhat. Ez a módszer potenciálisan segíthet a nukleáris iparnak és a szövetségi kormánynak a szennyezett talaj megtisztításában.
Az INEEL kutatói nyomás alatt álló, hevített szén-dioxidot és hozzáadott fémmegkötő kémiai vegyületet használtak a radioaktívan szennyezett talaj tisztítására. A módszer a plutónium és americium több mint 69 százalékát eltávolította a tüskés, helyi talajból – jelentette az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának Idaho Nemzeti Mérnöki és Környezetvédelmi Laboratóriumának két vegyésze a Radiochemica Acta 2001. októberi számában. A szuperkritikus folyadékkivonást már használják kávé koffeinmentesítésére, fűszerek és ruhák száraz tisztítására – és kimutatták, hogy eltávolítja a plutóniumot a rozsdamentes acélból –, de most először alkalmazzák a plutónium eltávolítására a talajból.
A szuperkritikus folyadékelszívás iparilag biztonságos és környezetbarát. Ezekhez a kísérletekhez a szén-dioxidot és a talajt összekeverték, melegítették és nyomás alá helyezték. Ilyen körülmények között a szén-dioxid úgy áramlik, mint egy gáz, oldódik, mint egy folyadék, de kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, ellentétben a gázokkal vagy a folyadékokkal. A szén-dioxidhoz hozzáadott vegyszer átfolyt a talajon, és megragadta a plutóniumot és az ameríciumot, és a vegyületet visszakeverte a folyadékszerű szén-dioxidba.
A szén-dioxidot ezután kivezették a talajból és nyomásmentesítették, így a vegyületet egy fiolába ejtették, miközben visszafelé tartott a légkörbe. Ipari méretű környezetben a szén-dioxidot újrahasznosítanák. Ezenkívül a kutatók etanolt adtak hozzá, és különböző vegyi anyagokat adhatnak hozzá az extrakció hatékonyságának javítása érdekében.
A keményebb extrakciós módszerekkel ellentétben a szuperkritikus folyadékkivonás érintetlenül hagyja a talajt, így alkalmas a plutóniummal szennyezett talaj tisztítására a DOE telephelyein. "A DOE rendelkezik a plutóniummal szennyezett talajok izolálására alkalmas technológiával. Nincsenek azonban hatékony extrakciós technológiák az erősen adszorbeált és ellenszegült radionuklidok talajból történő eltávolítására" - mondta Robert Fox, az INEEL vegyésze. "Próbáltak salétromsavas extrakciót, de ez a talajtömeg 25 százalékát feloldotta. A kitermelés után nem maradt náluk semmi, ami talajhoz hasonlított volna." Valójában – magyarázta – a talaj salétromsavban való feloldása radioaktív iszapot képez, amelyet még ártalmatlanítani kell.
Ezzel szemben a szuperkritikus extrakciós módszer roncsolásmentes – a talajtömeg nem vész el a folyamat során. Az, hogy ez a szuperkritikus folyadékkivonás mennyire hatékonyan távolítja el a radioaktív elemeket a talajból, részben a talaj kémiai összetételétől függ. Bár egy maroknyi talaj egységesnek tűnik, a talajrészecskék kőzetekből és agyagból származó ásványokból állnak, amelyek eltérően reagálnak a radioaktív elemekkel. Ezenkívül a részecske felületéhez közel megkötött plutónium könnyebben eltávolítható, mint az ásványrács belsejében megkötött plutónium.
A folyamat hatékonysága az INEEL talajon meglepte a tanulmány szerzőit. Bruce Mincher, az INEEL vegyésze így nyilatkozott: "Nem gondoltuk, hogy azonnal ilyen magas százalékokat kapunk. A plutóniumot néha meglehetősen nehéz eltávolítani. Úgy gondoltam, hogy megkapjuk a könnyű plutóniumot. Talán megkaptuk azt a plutóniumot, amely bevándorolt a talaj ásványrácsai, ahonnan szinte lehetetlen kijutni."
Tény, hogy Mincher azt mondta, hogy a talajban maradt radioaktivitás mennyisége alatta marad a kormány által a tisztításhoz szükséges szintnek, annak ellenére, hogy a tüskés minta több radioaktivitással indult, mint az INEEL-en általában. talaj.
„Utókövetési kísérleteink az americium és a plutónium majdnem 100 százalékát eltávolították” – mondta Robert Fox társszerző. "Valakinek meg kell adnia nekünk egy nehezebb problémát vagy egy nehezebb mintát."
Mivel a ténylegesen szennyezett INEEL-föld nem állt rendelkezésre ehhez a kezdeti munkához, a vegyészek a két radioaktív anyaggal a tiszta INEEL-talajt megspékelték. Megerősítették, hogy a tüskés talaj valódi szennyezett talajra hasonlít, és a tüskés talajon ugyanazt a jellemzési módszert alkalmazták, mint korábban a szennyezett INEEL talajon.
A tüskés talaj jellemzése alapján a kutatók azt találták, hogy ez megfelelő helyettesítő egy valós minta számára. Az időjárás és az életkor azonban befolyásolhatja a talajhoz kötött anyagok kémiáját, ezt a kritikát a két vegyész készséggel elismeri.
"A következő kézenfekvő lépés a valós világból származó minták beszerzése és annak bemutatása, hogy a módszer mindenféle talajon hatékony" - mondta Fox."Azt is szeretnénk, hogy alapvetően megértsük a fellépő kémiát – miért működik ez így, és mi akadályozza meg abban, hogy gyorsabban és jobban működjön."
Minchert és Foxot a BNFL csoport finanszírozta a plutónium kitermelésének vizsgálatára. A BNFL csoport leányvállalata, a BNFL, Inc. a DOE által szerződött társaság az INEEL Advanced Mixed Waste Facility üzemeltetésére. A BNFL, Inc. mindig olcsó, praktikus technológiákat keres a szennyezett anyagok, például az INEEL sivatagi területén található Radioaktív Hulladék-kezelő Komplexumban található anyagok tisztítására.
A szuperkritikus szén-dioxid ipari felhasználása az 1920-as évekig nyúlik vissza, amikor először használták aszf alt kinyerésére az olajból. Azóta a kávébab koffein eltávolítására és a veszélyes vegytisztító oldószerek alternatívájaként használják. Mivel a módszerek iparilag kiforrottak, Fox és Mincher arra számít, hogy a módszer nagyítása viszonylag egyszerű lesz.
Az INEEL egy tudományos alapú, alkalmazott mérnöki nemzeti laboratórium, amely az Egyesült Államok támogatásával foglalkozik. S. Az Energiaügyi Minisztérium nemzetbiztonsági, környezetvédelmi, energiaügyi és tudományos küldetései. Az INEEL-t a DOE számára a Bechtel BWXT Idaho, LLC üzemelteti, együttműködve az Inland Northwest Research Alliance-vel.
