Il grafene dagli Usa, le idee dalla Russia

Scienziati russi e americani hanno scoperto che il grafene può estrarre sostanze radioattive da soluzioni acquose in maniera efficace (Foto: Getty Images / Photobank)

Scienziati russi e americani hanno scoperto che il grafene può estrarre sostanze radioattive da soluzioni acquose in maniera efficace (Foto: Getty Images / Photobank)

I ricercatori dell’Mgu di Mosca hanno scoperto le proprietà del materiale, che può essere utilizzato per la decontaminazione nucleare e l’estrazione di idrocarburi delle terre rare e da scisti

Gli scienziati dei laboratori dell’Mgu di Mosca e della Rice University (Usa) hanno scoperto la proprietà del grafene di estrarre rapidamente i materiali radioattivi dalle soluzioni acquose. Tale capacità può essere utilizzata per la decontaminazione di siti radioattivi come Fukushima, ma anche per il perfezionamento delle tecnologie di estrazione di elementi delle terre rare e degli idrocarburi da scisti. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista Physical Chemistry Chemical Physics.

Nel corso degli esperimenti i ricercatori hanno scoperto che le microscopiche lamelle di ossido di grafene dallo spessore, come è stato stimato, di un atomo, legano con grande rapidità i radionuclidi di varie provenienze e raccolgono nei corpi duri i loro ioni separati. Queste particelle si sciolgono facilmente in acqua e, una volta portate via le sostanze radioattive in essa contenute, si raccolgono in fiocchi che si possono facilmente estrarre o riciclare in qualche modo, per esempio bruciandoli.

Come spiega James Tour, responsabile del team della Rice University, questa scoperta può diventare la più grande risorsa per la decontaminazione dei siti inquinati da materiali radioattivi, quali per esempio il territorio della centrale nucleare di Fukushima-1.

Inoltre, a detta di Tour, il grafene può abbattere in modo significativo il costo della tecnologia del fracking (fatturazione idraulica, ndr), per mezzo del quale oggi si estraggono i gas di scisto e il petrolio.

L’ossido di grafene è davvero un materiale straordinario. È comparso abbastanza di recente, dopo il grafene, ed è subito stato chiaro che possedeva molteplici e diversissime applicazioni. Per questo la capacità dell’ossido di grafene di realizzare con grande efficacia la decontaminazione dell’acqua da sostanze radioattive era del tutto prevedibile.

Quella che invece non avevano previsto, come racconta Stepan Kalmykov, responsabile del laboratorio di dosimetria e radioattività dell’ambiente presso la Facoltà di chimica dell’Mgu, è stata la velocità incredibile con la quale si compie tale operazione.

Le lamelle di ossido di grafene sono state sintetizzate dal team di Tour, mentre gli esperimenti venivano condotti nel laboratorio di Kalmykov. Gli scienziati hanno testato queste particelle in soluzioni contenenti uranio, plutonio, sodio e calcio, che ostacolano l’assorbimento. Ma nonostante tutti questi impedimenti l’ossido di grafene è di gran lunga più efficace e veloce degli assorbitori tradizionalmente impiegati per la decontaminazione nucleare: la bentonite e il carbone attivo granulato. Le sostanze estranee radioattive si sedimentavano dopo pochissimi minuti.

Racconta ancora James Tour che l’idea di utilizzare l’ossido di grafene per la decontaminazione di sostanze radioattive e di condurre esperimenti congiunti è nata qualche anno fa al dottorando Aleksandr Slesarev e ad Anna Romanchuk, dottoranda del laboratorio di Kalmykov, che si erano incontrati per caso a una conferenza. Bisogna anche sottolineare che, a eccezione dello stesso James Tour, tutti gli autori dell’articolo sono russi.

Uno dei principali indirizzi di questo lavoro collettivo è stato l’estrazione dalle soluzioni radioattive di isotopi degli attinidi e dei lantanidi. Questi trenta elementi della tavola di Mendeleev rappresentano la famiglia delle cosiddette terre rare. La presenza nei loro minerali e nelle soluzioni di isotopi radioattivi rende l’estrazione delle “terre rare” un’operazione molto dannosa per la salute.

Negli Usa per esempio è praticamente vietata perché non risponde ai requisiti ecologici, benché le “terre rare” siano richieste dall’elettronica e in particolare nei telefonini. In Cina non esistono tali divieti e la loro mancanza ha contribuito e non poco a cedere al Paese il monopolio per l’estrazione di metalli delle terre rare.

È possibile che l’impiego del grafene per la decontaminazione delle terre rare indebolisca fortemente questo dominio assoluto. Per quanto riguarda invece il fracking di cui parlava James Tour, si tratta di radionuclidi di origine naturale.

Nel corso di tale processo in un cava orizzontale si getta una miscela di acqua, sabbia e una serie di combinazioni chimiche. Sotto l’azione di questa miscela la superficie interna delle gallerie di scisto si incrina e quando viene risucchiata fuori dalla miniera, dalle crepe iniziano a fuoriuscire i gas o il petrolio liberati. Si tratta di una procedura molto costosa e poco ecologica, il cui indice di danno è stabilito anche dai radionuclidi portati in superficie insieme all’acqua che può essere purificata dall’ossido di grafene.

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