p A energia nuclear continua a se expandir globalmente, impulsionado, em parte, pelo fato de que produz poucas emissões de gases de efeito estufa, ao mesmo tempo em que fornece uma saída de energia estável. Mas junto com essa expansão vem uma maior necessidade de lidar com os grandes volumes de água usados ​​para resfriar essas plantas, que fica contaminado com isótopos radioativos que requerem descarte especial de longo prazo. p Agora, um método desenvolvido no MIT fornece uma maneira de reduzir substancialmente o volume de água contaminada que precisa ser descartada, em vez disso, concentrar os contaminantes e permitir que o restante da água seja reciclado através do sistema de resfriamento da planta. O sistema proposto está descrito na revista Ciência e Tecnologia Ambiental , em um artigo do estudante de graduação Mohammad Alkhadra, professor de engenharia química Martin Bazant, e três outros.

p O método faz uso de um processo chamado eletrodiálise de choque, que usa um campo elétrico para gerar uma onda de choque de deionização na água. A onda de choque empurra as partículas eletricamente carregadas, ou íons, para um lado de um tubo cheio de material poroso carregado, para que o fluxo concentrado de contaminantes possa ser separado do resto da água. O grupo descobriu que dois contaminantes radionuclídeos - isótopos de cobalto e césio - podem ser removidos seletivamente da água que também contém ácido bórico e lítio. Depois que o fluxo de água é limpo de seus contaminantes de cobalto e césio, pode ser reutilizado no reator.

p O processo de eletrodiálise de choque foi inicialmente desenvolvido por Bazant e seus colegas de trabalho como um método geral de remoção de sal da água, conforme demonstrado em seu primeiro protótipo escalável há quatro anos. Agora, a equipe se concentrou neste aplicativo mais específico, o que poderia ajudar a melhorar a economia e o impacto ambiental de usinas nucleares em funcionamento. Em pesquisas em andamento, eles também continuam a desenvolver um sistema para remover outros contaminantes, incluindo chumbo, de beber água.

p O novo sistema não é apenas barato e escalável para tamanhos grandes, mas, em princípio, também pode lidar com uma ampla gama de contaminantes, Bazant diz. “É um único dispositivo que pode realizar uma ampla gama de separações para qualquer aplicação específica, " ele diz.

p Em seu trabalho de dessalinização anterior, os pesquisadores usaram medições da condutividade elétrica da água para determinar quanto sal foi removido. Nos anos desde então, a equipe desenvolveu outros métodos para detectar e quantificar os detalhes do que está nos resíduos radioativos concentrados e na água limpa.

p "Medimos cuidadosamente a composição de todas as coisas que entram e saem, "diz Bazant, quem é o E.G. Roos Professor de Engenharia Química, bem como professor de matemática. "Isso realmente abriu uma nova direção para nossa pesquisa." Eles começaram a se concentrar em processos de separação que seriam úteis por motivos de saúde ou que resultariam na concentração de material de alto valor, seja para reutilização ou para compensar os custos de descarte.

p O método que desenvolveram funciona para a dessalinização da água do mar, mas é um processo relativamente intensivo de energia para essa aplicação. O custo da energia é drasticamente menor quando o método é usado para separações seletivas de íons de fluxos diluídos, como água de resfriamento de usinas nucleares. Para este aplicativo, que também requer descarte caro, o método faz sentido economicamente, ele diz. Também atinge os dois objetivos da equipe:lidar com materiais de alto valor e ajudar a proteger a saúde. A escala da aplicação também é significativa - uma única grande usina nuclear pode circular cerca de 10 milhões de metros cúbicos de água por ano através de seu sistema de resfriamento, Alkhadra diz.

p Para seus testes do sistema, os pesquisadores usaram águas residuais nucleares simuladas com base em uma receita fornecida pela Mitsubishi Heavy Industries, que patrocinou a pesquisa e é uma grande construtora de usinas nucleares. Nos testes da equipe, após um processo de separação de três estágios, eles foram capazes de remover 99,5 por cento dos radionuclídeos de cobalto na água, enquanto retinham cerca de 43 por cento da água na forma limpa para que pudesse ser reutilizada. Tanto quanto dois terços da água podem ser reutilizados se o nível de limpeza for reduzido para 98,3 por cento dos contaminantes removidos, a equipe encontrou.

p Embora o método geral tenha muitas aplicações potenciais, a separação de águas residuais nucleares, é "um dos primeiros problemas que pensamos poder resolver [com este método] para o qual não existe outra solução, "Bazant diz. Nenhuma outra prática, contínuo, método econômico foi encontrado para separar os isótopos radioativos de cobalto e césio, os dois principais contaminantes das águas residuais nucleares, ele adiciona.

p Embora o método possa ser usado para limpeza de rotina, também pode fazer uma grande diferença no tratamento de casos mais extremos, como os milhões de galões de água contaminada na usina de energia Fukushima Daichi danificada no Japão, onde o acúmulo dessa água contaminada ameaçou sobrecarregar os sistemas de contenção projetados para evitar que ela vaze para o Pacífico adjacente. Embora o novo sistema tenha até agora sido testado em escalas muito menores, Bazant diz que tais sistemas de descontaminação em larga escala baseados neste método podem ser possíveis “dentro de alguns anos”. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.