Een onderzoeksteam van de Florida State University gebruikt een eenvoudige, gemakkelijk beschikbare energiebron om metaalionen te scheiden, een proces dat kan helpen water te zuiveren of zelfs kernafval te recyclen.

De bron? Licht.

Universitair docent chemie en biochemie Kenneth Hanson en postdoctoraal onderzoeker Sahan Salpage schetsen hun strategie in een nieuw tijdschriftartikel gepubliceerd in Chemische communicatie .

"Ik ben een fotochemicus, zo licht is mijn oplossing voor elk probleem, "Zei Hanson. "We dachten dat we licht konden gebruiken om dingen te scheiden die moeilijk op andere manieren te zuiveren zijn."

Hanson werkt samen met collega-hoogleraar chemie Thomas Albrecht-Schmitt, die het Centrum voor Actinide Wetenschap en Technologie leidt, een door het Department of Energy gefinancierd Energy Frontiers Research Center. De missie van het centrum is het ontwikkelen van technologieën om de opruiming van nucleair afval van wapenproductielocaties of kernreactoren uit het Koude Oorlog-tijdperk te versnellen, bijvoorbeeld.

Dit nieuwe onderzoek is een stukje van die puzzel.

Hanson en Salpage begonnen te kijken naar manieren waarop licht een rol kan spelen bij het scheiden van metaalionen. Metaalionen omvatten enkele van de meest bekende chemische elementen zoals kalium, kalk en ijzer. Ze omvatten ook de zwaardere, radioactieve elementen zoals americium en curium.

Het scheiden van deze elementen kan een moeilijk en duur proces zijn. Maar, het is een belangrijke stap in het verwerken en recyclen van radioactieve materialen of het zuiveren van water met zware metalen verontreinigingen zoals lood.

Het team was ervan overtuigd dat licht dit scheidingsproces gemakkelijker zou kunnen maken, groener en goedkoper.

Hanson en Salpage begonnen te experimenteren door ijzer- en rutheniumionen te omringen met een organische chelaatvormer die zich aan het metaal bindt. Toen ze de verbindingen onderwierpen aan specifieke kleuren licht - blauw voor ruthenium en rood voor ijzer - werden elektronen van het metaal overgebracht naar de organische omgeving, hun eigenschappen veranderen. Hun verschillen in eigenschappen kunnen dan worden gebruikt om de metaalionen te scheiden.

Voor deze studie is Hanson en Salpage concentreerden zich op de ijzer- en rutheniumverbindingen, zodat ze de techniek konden ontwikkelen en aanscherpen. In de toekomst, het uiteindelijke doel is het scheiden van radioactieve verbindingen die zwaardere elementen zoals americium en curium bevatten.

"Dit is een nieuwe strategie, "zei Salpage. "Het zou een heel nieuw gebied van scheidingschemie kunnen openen. Er is veel potentieel om dit te laten groeien en uit te breiden."