Cientistas e colaboradores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) propuseram um novo mecanismo pelo qual o lixo nuclear poderia se espalhar no meio ambiente.

As novas descobertas, que envolvem pesquisadores da Penn State e da Harvard Medical School, têm implicações para a gestão de resíduos nucleares e química ambiental. A pesquisa é publicada no Jornal da American Chemical Society .

"Este estudo está relacionado ao destino dos materiais nucleares na natureza, e nos deparamos com um mecanismo até então desconhecido pelo qual certos elementos radioativos poderiam se espalhar no meio ambiente, "disse o cientista e principal autor do LLNL Gauthier Deblonde." Nós mostramos que existem moléculas na natureza que não foram consideradas antes, notavelmente proteínas como 'lanmodulina' que podem ter um forte impacto sobre os radioelementos que são problemáticos para a gestão de resíduos nucleares, como amerício, cúrio, etc. "

Atividades nucleares passadas e presentes (energia, pesquisar, testes de armas) aumentaram a urgência em compreender o comportamento dos materiais radioativos no meio ambiente. Resíduos nucleares contendo actinídeos (por exemplo, plutônio, americium, cúrio, neptúnio ...) são particularmente problemáticos, pois permanecem radioativos e tóxicos por milhares de anos.

Contudo, muito pouco se sabe sobre a forma química desses elementos no meio ambiente, forçando cientistas e engenheiros a usar modelos para prever seu comportamento de longo prazo e padrões de migração. Até agora, esses modelos consideraram apenas as interações com pequenos compostos naturais, fases minerais e colóides, e o impacto de compostos mais complexos como proteínas foi amplamente ignorado. O novo estudo demonstra que um tipo de proteína que é abundante na natureza supera amplamente as moléculas que os cientistas consideravam anteriormente como as mais problemáticas em termos de migração de actinídeos no meio ambiente.

"A recente descoberta de que algumas bactérias usam especificamente elementos de terras raras abriu novas áreas da bioquímica com importantes aplicações tecnológicas e implicações potenciais para a geoquímica dos actinídeos, por causa das semelhanças químicas entre as terras raras e os actinídeos ", disse Joseph Cotruvo Jr., Professor assistente da Penn State e co-autor correspondente no artigo.

A proteína chamada lanmodulina é uma proteína pequena e abundante em muitas bactérias que utilizam terras raras. Ela foi descoberta pelos membros da equipe da Penn State em 2018. Embora a equipe da Penn State e LLNL tenha estudado em detalhes como essa proteína notável funciona e como pode ser aplicada para extrair terras raras, a relevância da proteína para contaminantes radioativos no meio ambiente era inexplorada anteriormente.

"Nossos resultados sugerem que a lanmodulina, e compostos semelhantes, desempenham um papel mais importante na química dos actinídeos no meio ambiente do que poderíamos ter imaginado, "disse a cientista do LLNL Annie Kersting." Nosso estudo também aponta para o papel importante que as moléculas biológicas seletivas podem desempenhar nos padrões de migração diferencial de radioisótopos sintéticos no ambiente. "

"O estudo também mostra pela primeira vez que a lanmodulina prefere os elementos actinídeos a quaisquer outros metais, incluindo os elementos de terras raras, uma propriedade interessante que poderia ser usada para novos processos de separação, "disse o cientista Mavrik Zavarin do LLNL.

A bioquímica de elementos de terras raras é um campo muito recente que a Penn State e o LLNL ajudaram a criar, e o novo trabalho é o primeiro a explorar como a química ambiental dos actinídeos pode estar ligada ao uso de elementos de terras raras pela natureza. A maior afinidade da Lanmodulina por actinídeos pode até significar que organismos que utilizam terras raras que são onipresentes na natureza podem incorporar preferencialmente certos actinídeos em sua bioquímica, de acordo com Deblonde.