Een team van onderzoekers uit Sandia, Lawrence Berkeley en de nationale laboratoria van Pacific Northwest hebben een "sponsachtig" mineraal getest dat uranium kan "opzuigen" in een voormalige uraniumfabriek in de buurt van Rifle, Colorado.

De onderzoekers ontdekten dat het mineraal, calciumapatiet, zuigt en bindt uranium uit het grondwater, het met meer dan tienduizend keer verminderen.

"De apatiettechnologie heeft met succes de concentratie van uranium verminderd, vanadium en molybdeen in het grondwater op de Rifle-locatie, " zei Mark Rigali, de geochemicus Sandia die het project leidt. "Bovendien, de niveaus van uranium zijn al meer dan drie jaar onder de streefconcentratie van het ministerie van Energie gebleven."

De verontreinigde fabriek in de buurt van Rifle ligt ongeveer 180 mijl ten westen van Denver. Sinds 2002, het DOE's Office of Legacy Management heeft de site gebruikt om een ​​verscheidenheid aan verschillende uraniumsaneringstechnologieën te testen.

Alle vormen van uranium zijn radioactief, en het is giftig bij inname. Molybdeen en vanadium, anderzijds, zeer gunstig zijn, zeer lage niveaus, maar zijn giftig bij hoge concentraties. Terwijl de Rifle-testsite afgelegen is, er zijn duizenden locaties over de hele wereld die op dezelfde manier zijn besmet met radioactieve elementen en zware metalen die het grondwater bedreigen, oppervlaktewater en voedselvoorziening.

Calciumapatiet is een mineraal dat veel wordt gebruikt in kunstmest en is ook een belangrijk onderdeel van botten en tanden. De onderzoekers vormden een "spons" in de grond door twee goedkope en niet-toxische chemicaliën te injecteren, calciumcitraat en natriumfosfaat, in een put die speciaal is ontworpen voor het ondergronds injecteren van oplossingen in de voormalige uraniumfabriek.

Eenmaal in de grond, nuttige bodembacteriën aten het calciumcitraat en scheidden calcium uit in een vorm die het mogelijk maakt om snel te reageren met het natriumfosfaat om calciumapatiet te vormen, die ondergronds zand en gronddeeltjes bedekte, de spons vormen. De apatiet-spons vangt verontreinigingen op, zoals uranium, zoals het zich vormt op de gronddeeltjes rond de injectieput, en daarna als het grondwater door de ruwe spons stroomt. Eenmaal gevormd, de apatiet is ongelooflijk stabiel, en kunnen gevangen verontreinigingen millennia lang vasthouden.

De helft van het periodiek systeem in beslag nemen

"De op apatiet gebaseerde benadering voor uraniumsanering is verreweg het meest effectief en langdurig geweest zonder enige significante negatieve bijwerkingen, " zei Ken Williams, het programma voor milieusanering en waterbronnen bij Lawrence Berkeley. "Het is eigenlijk een win-win-winsituatie geweest. De eerste overwinning is het bedieningsgemak met slechts één injectie die nodig is. De volgende overwinning is dat uranium wordt verwijderd tot ongelooflijk lage niveaus. De derde overwinning is het ontbreken van significante schadelijke gevolgen."

Williams test al meer dan een decennium verschillende uraniumsaneringstechnieken op de Rifle-site, sinds hij een afgestudeerde student was. Als student, hij was betrokken bij een project op de locatie waar ze bodembacteriën azijn voerden om uranium te saneren, dat een aantal ongelukkige bijwerkingen had.

De apatiet-saneringstechnologie is uitgevonden door voormalig scheikundig ingenieur Sandia, Robert Moore. Het is gebruikt op de Hanford-site van de DOE in het zuidoosten van de staat Washington om de Columbia-rivier te beschermen tegen strontium-90, een andere radioactieve isotoop.

Geologen weten dat apatiet elementen kan vastleggen uit meer dan de helft van het periodiek systeem der elementen, Rigali zei, maar het team voerde eerste laboratoriumtests uit om te bevestigen dat apatiet opgelost uranium zou binden. Deze tests werden uitgevoerd door Jim Szecsody, een geochemicus bij het Pacific Northwest National Laboratory.

Naast het meer dan tienduizendvoudig verminderen van de hoeveelheid uranium in het grondwater, Williams en Rigali ontdekten dat de apatiet de hoeveelheid vanadium meer dan honderdvoudig verminderde. Vanadium is een andere verontreiniging die overblijft na het malen van uranium, samen met molybdeen, selenium en arseen. gunstig, de op apatiet gebaseerde saneringstechnologie vangt ook deze andere giftige chemicaliën op, ze zeiden.

De toekomst van apatietsanering

Computermodellering door Sandia-geowetenschapper Pat Brady suggereert dat het uranium tienduizenden jaren in het apatietmineraal zal blijven - mogelijk langer dan de overstromingsvlakte van de fabriek op de huidige locatie naast de Colorado-rivier, zei Rigali.

Williams zal elke maand doorgaan met het meten van de hoeveelheid verontreinigingen in het grondwater stroomafwaarts van de apatiet-spons totdat de spons "vol" is. Hierdoor kan het onderzoeksteam leren hoeveel uranium en andere verontreinigingen de apatiet kan bevatten, en wanneer de spons zou moeten worden "ververst" met meer apatiet, hij zei.

De apatiettechnologie wordt overwogen voor gebruik op verschillende andere verontreinigde locaties, zowel federaal beheerd als particulier bezit, zei Rigali. Ook de potentiële toepasbaarheid van apatietsanering wordt vergroot door het feit dat het kan worden "afgestemd" om verschillende zorgwekkende verontreinigingen op te vangen, waaronder lood en arseen.

"De apatietfamilie van mineralen is erg groot, " voegde hij eraan toe. "En ze hebben allemaal verschillende capaciteiten om verontreinigingen op te vangen en op te slaan. Je kunt de structuur van apatiet letterlijk afstemmen om specifieke zorgwekkende verontreinigingen aan te pakken."

Koper apatiet, bijvoorbeeld, is een geweldige spons voor arseen.

"Dit is een van de meest lonende projecten waar ik bij Sandia aan heb mogen werken, " zei Rigali. "Het is geweldig om dit soort kansen te hebben, omdat je het gevoel hebt dat je iets doet dat een probleem oplost en een verschil maakt. Ik weet dat deze technologie op tientallen locaties kan worden gebruikt voor uraniumsanering."