Algen verwijderen radioactieve isotoop uit water

Share Button

Er komen ruwweg drie soorten radioactieve isotopen vrij: kortlevende, langlevende en isotopen met een middellange levensduur, de gevaarlijkste groep. Algen kunnen nu in ieder geval één van de gevaarlijkste isotopen, strontium-90, selectief opnemen en zo water veel minder radioactief maken.

Strontium-90: gevaarlijkste radioactieve isotoop
Kernenergie opwekken door kernsplijting heeft als vervelende eigenschap dat er het nodige radioactieve afval bij vrij komt. Drie procent van dit afval bestaat uit radioactieve atoomkernen. De meeste hiervan vallen of zeer snel uit elkaar (waardoor ze na enige weken geen gevaar meer opleveren) of juist na zeer lange tijd (waardoor de radioactiviteit maar langzaam vrijkomt).  Zo is er de radioactieve isotoop strontium-90 (Sr-90), waarvan in ongeveer dertig jaar de helft vervallen is tot het (eveneens radioactieve) yttrium-90.

Er zijn meer radioactieve isotopen die ongeveer met die snelheid vervallen, zoals cesium-137 (met Sr-90 0,3% van de totale massa van radioactief afval) en jodium-129 en technetium-99 (samen 0,1%). Chemisch lijkt strontium sterk op calcium, waardoor ons lichaam Sr als calcium behandelt. Het gevolg: ons lichaam bouwt het in onze botten in, waar het de rest van ons leven blijft zitten en zo nog na vele jaren kanker kan veroorzaken. Onze schildklier neemt de radioactieve jodium op, de reden dat mensen die blootgesteld zijn aan een nucleaire ramp, jodiumtabletten moeten slikken om juist dat te voorkomen. Technetium en cesium (wat chemisch gezien op kalium lijkt) zijn chemisch veel mobieler en worden weer binnen enkele weken resp. maanden uitgescheiden. De schade die deze isotopen aanrichten is hiermee beperkter.

Alg concentreert strontium
Geen wonder dat onderzoekers dus op zoek zijn naar een manier om strontium uit het milieu te verwijderen. De alg Closterium moniliferum, die wat weg heeft van een halve maan, kwam al snel in beeld, omdat deze alg in staat is actief strontium op te nemen uit oplossingen die zowel strontium als calcium bevatten. Onderzoekers van de Northwestern University en Argonne National Laboratory, beide in de VS, zijn er nu in geslaagd het geheim te ontrafelen.

Closterium moniliferum is in staat actief strontium op te nemen. Bron: Napier, UK

Closterium moniliferum is in staat actief strontium op te nemen. Bron: Napier, UK

Met een speciale techniek, X-ray fluorescence microprobe (XFM) kraakten ze het mechanisme. De alg dwingt het strontium in een kristal te kristalliseren, door het sulfaatgehalte in een vacuole (waarin het strontium is opgelost) te manipuleren. Met andere woorden: de alg gebruikt een sulfaatval. De alg gebruikt dus geen enzymen, maar een vrij eenvoudig chemisch proces (lagere oplosbaarheid) om het strontium te vangen.

Nu het mechanisme duidelijk is, kunnen de algen worden gebruikt om radioactief vervuilde omgevingen te helpen opruimen. Ze hebben alleen licht en water nodig om hun werk te doen. De algen uitzaaien is dus in principe voldoende, maar volgens de onderzoekers moet nog worden bepaald hoe resistent de algen tegen straling zijn voordat dit in een praktisch werkend systeem om kan worden omgezet. Ook moeten de algen natuurlijk worden geoogst en het strontium hieruit worden geconcentreerd.

Bronnen:
Minna R. Krejci, Brian Wasserman, Lydia Finney, Ian McNulty, Daniel Legnini, Stefan Vogt, Derk Joester, “Selectivity in biomineralization of barium and strontium,” J. Struct. Biol. 176, 192 (2011)
How Algae Use a “Sulfate Trap” to Selectively Biomineralize Strontium, Argonne lab press.comm. (2011)

Share Button

Germen

Hoofdredacteur en analist (Visionair.nl) Expertise: biologische productiesystemen (master), natuurkunde (gedeeltelijek bachelor), informatica

Dit vind je misschien ook interessant:

Geef een reactie

Advertisment ad adsense adlogger