Forscher der University of Houston haben molekulare Kristalle entwickelt, das radioaktives Jod, ein Nebenprodukt von Atommüll, einfangen kann. Die Kristalle sind wiederverwendbar, wirtschaftlich und können auch zur Kohlendioxidabscheidung verwendet werden.
- Die Entsorgung von Atommüll ist einer der größten Streitpunkte in der Kernenergie.
- Eine Gruppe von Forschern hat molekulare Kristalle verwendet, um Jod einzufangen, eines der Hauptnebenprodukte der Kernspaltung.
- Kristalle können auch zur Fixierung von Kohlenstoff verwendet werden.
Den Herausforderungen des Atommülls begegnen
Atommüll, ein Nebenprodukt von Kernreaktoren, wird in schwach-, mittel- und hochaktive Abfälle eingeteilt, wobei letzterer die meiste Radioaktivität enthält. Obwohl die Entsorgung hochaktiver Abfälle, insbesondere abgebrannter Brennelemente, nur einen kleinen Teil des gesamten Abfallaufkommens ausmacht, ist sie seit vielen Jahren umstritten.
Aktuelle Methoden umfassen die Lagerung abgebrannter Kernbrennstoffe in Nass- oder Trockenlagern, bevor sie recycelt oder entsorgt werden. Recycling ist eine praktikable Option, da etwa 97 % des Materials, einschließlich Uran und Plutonium, in einigen Reaktoren möglicherweise als Brennstoff wiederverwendet werden kann. Länder wie Frankreich, Japan, Deutschland, Belgien und Russland nutzen das Plutoniumrecycling zur Stromerzeugung und zur Reduzierung des radiologischen Fußabdrucks ihrer Abfälle.
Eine revolutionäre Lösung für ein allgegenwärtiges Problem
Das Problem der Lagerung von Atommüll war daher schon immer eine große Herausforderung. Bestehende Methoden sind nicht nur teuer, sondern auch umständlich. Forscher aus Houston haben den Code möglicherweise mit einer vielversprechenden Lösung geknackt – molekularen Kristallen auf Basis von Cyclotetrabenzilhydrazonen. Diese vielseitigen Kristalle sind in der Lage, radioaktives Jod einzufangen, eines der häufigsten Spaltprodukte – Spaltung ist der Prozess der Energiegewinnung aus Uranatomen – im Atommüll.
Diese bahnbrechende Entdeckung, die ursprünglich 2015 von demselben Team gemacht wurde, hat das Potenzial, die Art und Weise, wie wir mit Atommüll umgehen und entsorgen, neu zu definieren. Die innovative Technologie hinter diesen molekularen Kristallen zeigt eine beeindruckende Jodaufnahmekapazität, die mit der von porösen metallorganischen Gerüsten und kovalenten organischen Gerüsten vergleichbar ist, Materialien, die früher als die Hauptlösungen für die Jodbindung galten.
Mehrere Anwendungsmöglichkeiten
Die Anwendungen dieser Kristalle beschränken sich nicht nur auf die Entsorgung nuklearer Abfälle. Sie haben auch das Potenzial, Kohlendioxid einzufangen und so zu den globalen Bemühungen für eine sauberere und nachhaltigere Welt beizutragen. Darüber hinaus ist die Struktur dieser Kristalle den in Lithium-Ionen-Batterien verwendeten Materialien sehr ähnlich, was auf potenzielle energiebezogene Anwendungen hinweist.
Der Herstellungsprozess dieser Kristalle ist ein weiteres Highlight. Sie können mit handelsüblichen Chemikalien kostengünstig und in großem Maßstab hergestellt werden, wobei das Kostenpotenzial im industriellen Umfeld sogar noch geringer ist. Aufgrund ihrer ringförmigen Struktur werden die Kristalle als „Oktopus“ bezeichnet und können in einem Universitätslabor zu einem Preis von etwa 1 US-Dollar pro Gramm hergestellt werden.
Ein Schritt in Richtung einer Netto-Null-Zukunft
Die Entwicklung dieser molekularen Kristalle ist nicht nur ein wichtiger Schritt hin zu einer Revolution in der Entsorgung nuklearer Abfälle, sondern auch ein Schritt hin zu einer saubereren und nachhaltigeren Welt. Während die praktischen Anwendungen dieser Kristalle noch weiter erforscht werden müssen, sind die Forscher von den Möglichkeiten, die sie bieten, begeistert.
Mittlerweile wird in Europa erneut über schnelle Brutreaktoren (FBRs) nachgedacht, eine weitere mögliche Lösung für das Atommüllproblem. Jüngste Fortschritte in der FBR-Technologie, wie verbesserte Designs und Pyroverarbeitungstechniken, sorgen für verbesserte Sicherheitsfunktionen, bessere Energieeffizienz und weniger Abfall. Die Diskussionen über ihre Rolle in einer grüneren Zukunft gehen jedoch weiter und Investitionen in die Entwicklung und Forschung von RBFs werden als entscheidend angesehen.
„Analyst. Totaler Alkoholkenner. Stolzer Internet-Fan. Ärgerlich bescheidener Leser.“
