Filtrar elementos radiactivos del agua

El accidente nuclear de Fukushima Daiichi en Japón permanece grabado en la memoria de mucha gente. Fue una catástrofe que causó la liberación de enormes cantidades de agua contaminada radiactivamente, que los operadores de la central nuclear tuvieron que limpiar posteriormente. Uno de los métodos que utilizaron fue la ósmosis inversa, pero no resultó particularmente eficaz. Aunque es posible purificar de esta manera hasta el 70 por ciento del agua contaminada, los elementos radiactivos se acumulan en el 30 por ciento restante. Algunos de estos elementos son altamente radiactivos y permanecen así durante miles de años. Tal como están las cosas, el gobierno japonés está planeando verter esta agua (más de un millón de litros en total) en el océano Pacífico para el año 2022.

"Si usaran nuestro filtro, no lo necesitarían", advierte el profesor Raffaele Mezzenga, del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich (ETH). Hace cuatro años, él y Sreenath Bolisetty presentaron públicamente su invención de un filtro consistente básicamente en una membrana hecha en su mayor parte de proteína de suero de leche desnaturalizada y carbón activado. Los investigadores demostraron, y ello se publicó en una revista académica, cuán eficientemente su dispositivo retira del agua metales pesados, elementos radiactivos como el uranio, y metales preciosos como el oro o el platino.

Bolisetty mantiene ahora negociaciones, con una empresa japonesa que participa en la operación de limpieza de Fukushima Daiichi, sobre el uso del filtro para tratar una muestra del agua contaminada. "Estoy seguro de que Japón podría empezar a utilizar el filtro ahora mismo y de este modo resolver un grave problema ambiental", asevera Bolisetty.

Recientemente, Mezzenga y Bolisetty han utilizado su membrana para purificar residuos líquidos contaminados con sustancias radiactivas y provenientes de hospitales, donde se generan como consecuencia del uso de algunas técnicas basadas en elementos radiactivos. En el transcurso de su nueva investigación, los dos investigadores descubrieron que su filtro es eficiente para eliminar esas sustancias también.

Las pruebas de laboratorio muestran que la membrana del filtro es capaz de eliminar del agua importantes radionucleidos utilizados en el campo de la medicina (tecnecio-99m, yodo-123 y galio-68, entre otros). La eliminación alcanza eficiencias superiores al 99,8% en un solo paso de filtración.

Los investigadores muestran un ejemplo de su membrana filtrante. (Foto: Mezzenga Lab / ETH Zurich)

Los investigadores también probaron su filtro con una muestra de residuos líquidos reales de un hospital suizo, que contenían yodo-131 y lutecio-177, ambos radiactivos. El filtro eliminó ambos elementos casi por completo del agua.

Los profesionales de la medicina utilizan radionucleidos para tratar el cáncer, por ejemplo, o como agente de contraste en procedimientos de diagnóstico por imágenes. En la mayoría de los casos, estos materiales son solo ligeramente radiactivos y dejan de ser peligrosos después de unas horas o días.

No obstante, no se permite la eliminación en el sistema de alcantarillado de tales residuos líquidos de hospital contaminados con sustancias radiactivas, ni tampoco de los desechos de los pacientes tratados con ellas. Por lo tanto, los hospitales deben almacenar los residuos de forma segura, protegidos en contenedores especiales hasta que la radiactividad haya descendido a un nivel inofensivo. Esto crea problemas de espacio. Pero ese no es el único problema. También es necesario asegurar que el personal y el medioambiente estén protegidos de la radiación.

Gracias al nuevo filtro, es posible reducir enormemente la cantidad de residuos y almacenar los elementos radiactivos como sólidos compactos y secos. Una vez que la membrana del filtro ha alcanzado su plena capacidad de absorción, puede ser reemplazada y almacenada de manera que no ocupe mucho espacio. Los líquidos filtrados pueden entonces ser descargados de forma segura en el sistema de alcantarillado.

Basándose en los resultados de su estudio actual, Mezzenga cree que el producto tiene lo que se necesita. "La membrana del filtro elimina los isótopos radiactivos a gran escala", destaca. En principio, todos los isótopos radiactivos de la tabla periódica que se encuentran entre los extremos probados por el equipo, es decir, entre el tecnecio y el uranio, quedan atrapados en la membrana. Entre ellos figuran los isótopos radiactivos del cesio, el yodo, la plata y el cobalto, todos ellos presentes en el agua contaminada acumulada en Fukushima Daiichi. También están presentes grandes cantidades de tritio; sin embargo, este es el único elemento que probablemente no podrá ser atrapado por la membrana del filtro porque su átomo es demasiado pequeño.

"Si nuestra suposición es correcta, la membrana del filtro podría reducir masivamente el volumen de agua contaminada en Fukushima, lo que significa que no habría que verter agua radiactiva en el océano Pacífico", resume Bolisetty. Explica además que los filtros saturados con los elementos altamente radiactivos pueden almacenarse como sólidos en el mismo lugar que las barras de combustible usadas de las centrales nucleares, por ejemplo.

No es particularmente difícil producir la membrana del filtro. La proteína de suero de leche utilizada es un producto de desecho de la industria láctea, barato y disponible en todas partes. El otro componente principal, el carbón activado, también está disponible fácilmente. (Fuente: NCYT de Amazings)