A energia nuclear é responsável por cerca de 19 por cento do fornecimento de energia elétrica dos EUA. Os resíduos contêm materiais difíceis de remover. Os cientistas desenvolveram quatro classes de moléculas, chamados quelantes, para capturar seletivamente íons específicos. Essas moléculas usam uma combinação de ligações químicas, atrações entre cargas opostas, e / ou envolver os íons em bolsas de ligação complementares.

A reciclagem de combustível nuclear é vital para a energia nuclear sustentável. Queladores iônicos estrategicamente projetados irão beneficiar enormemente a produção segura de energia de fontes nucleares. Também, quelantes ajudarão a garantir estoques seguros de materiais essenciais. Os resíduos radioativos são ricos em íons. Os queladores gerados nesta pesquisa serão usados ​​para separar seletivamente íons específicos sob demanda, permitindo um processamento mais eficiente e destinação segura dos resíduos. A tecnologia central também pode encontrar aplicação na purificação de água. Avançar, pode ajudar na coleta de outros elementos-chave, como o lítio, que são a chave para uma independência energética sustentada.

As várias classes de quelantes descobertas e desenvolvidas no decorrer desta pesquisa fundamental servem como ferramentas que atuam, na escala molecular, para capturar e separar seletivamente íons específicos de misturas concentradas de outros íons. O uso de moléculas quelantes para separar esses íons atua sobre os métodos tradicionais de separação física. O principal dos avanços nessa área é o desenvolvimento de uma tecnologia de extração de césio que revolucionará sua separação quando for usada em 2018 para limpeza de resíduos legados no local do rio Savannah. Ao remover o césio seletivamente de resíduos de sal, os processos de refinamento para resíduos nucleares se tornarão muito mais eficientes. Outras descobertas fundamentais podem conter as chaves para uma extração mais seletiva de sais.

Por exemplo, em soluções aquosas misturadas, quelatos contendo vários grupos de ureia podem envolver o sulfato, um íon que é extremamente prejudicial para o reprocessamento e armazenamento de resíduos nucleares. Adicionalmente, novos quelatos projetados com dois locais de ligação diferentes podem ser usados ​​para ligar ânions e íons metálicos. Uma concretização muito recente dessa ideia é o desenvolvimento de receptores de pares de íons que permitem a extração seletiva de sais de lítio. O lítio é o componente crucial de muitas novas tecnologias, variando de baterias a lubrificantes industriais e medicamentos contra a depressão. Outra descoberta importante é a criação de quelantes que podem se dobrar em torno de íons, chamados de dobradores.

Usando uma abordagem inspirada nas proteínas da natureza, esses dobradores podem coletar íons em um local e liberá-los em outro local usando a luz solar como um gatilho.