Deșeuri toxice Cum se tratează contaminanții cu uraniu Spectrul științei
Deșeuri toxice: cum se tratează deșeurile de uraniu?
Fluxul conține 100 micrograme de uraniu pe litru, de șase ori mai mult decât recomandă Organizația Mondială a Sănătății pentru apă potabilă. Până în prezent, această apă se revarsă din mina Königstein la sud-est de Dresda. În 1967, corporația sovietică-germană Wismut a început să exploateze minereu de uraniu aici. Când demontarea clasică cu sablare și ciocane nu a dat roade, au apărut pansamente mai dure. Mii de tone dintr-un amestec de apă și acid sulfuric dispăreau în foraje adânci în fiecare an. Substanța chimică a descompus roca la adâncimi altfel inaccesibile, iar minerii au pompat-o înapoi cu uraniul râvnit. Mineritul de leșiere von Königstein este considerat a fi una dintre cele mai productive faze ale mineritului de uraniu din estul Germaniei - și una dintre cele mai murdare.
Fluxul de uraniu din sistemul de tunel curge și astăzi, iar conținutul său relativ scăzut de metal este rezultatul unor decenii de renovare. După sfârșitul exploatării miniere în 1990, Wismut GmbH, finanțată de federal, a preluat minele de uraniu din estul Germaniei pentru a preveni daune majore asupra mediului. Muncitorii au nivelat grămezi de roci cu conținut de uraniu de peste 100 de metri înălțime. Au asigurat și au inundat tunelurile de dedesubt. Au înființat noi magazine în Turingia și Saxonia pentru nămol contaminat cu uraniu și alte metale grele - și s-au ocupat de mina Königstein. Mina de levigare din Munții Minereului a devorat partea de leu de aproximativ un miliard de euro din cei 5,8 miliarde de euro pe care costul renovării le-a costat până acum. Pentru că acidul pompat în urmă cu zeci de ani nu a încetat să mai funcționeze. Pompele de la Wismut GmbH continuă să transporte apă care conține uraniu până în prezent. Până în prezent, conținutul de uraniu este chiar suficient pentru a vinde metalul greu radioactiv. Numai în 2012, Wismut GmbH a câștigat 38 de tone de uraniu, pe care un subcontractant al operatorilor de energie nucleară cehe a cumpărat-o.
Metal greu toxic
Cu proporția sa mare de raze alfa, uraniul absorbit poate deteriora animalele și plantele, dar inițial nu este deloc periculos din cauza radioactivității sale. Constă în mare parte din izotopul uraniu-238, care se descompune foarte lent, cu un timp de înjumătățire de 4,5 miliarde de ani. Ceea ce face ca uraniul natural să fie periculos pentru sănătate și mediu este rolul său de metal greu. Similar cu cadmiul sau plumbul, se acumulează în ficat și crește astfel riscul de a dezvolta cancer. În plus, se descompune în timp în metale grele la fel de toxice și în elemente mai radioactive, cum ar fi radiul și gazul radon.
Din punctul de vedere al ecologiștilor și al autorităților, o altă proprietate a uraniului este deosebit de critică. Este deosebit de mobil printre toate elementele radioactive cunoscute, deoarece forma sa oxidată uraniu (VI) se dizolvă ușor în apă. Ce este o binecuvântare pentru extracția minereurilor și prelucrarea minereului devine un blestem în reabilitarea vechilor peisaje miniere. Pentru că acum uraniul nu ar mai trebui să țâșnească, ci ar trebui să fie reținut cât mai mult posibil. De aceea, renovatorii precum Wismut GmbH încearcă totul pentru a face elementul mai puțin mobil. Pentru a face acest lucru, uraniul (VI) trebuie redus la uraniu greu solubil (IV).
Ceea ce se întâmpla în principal în stațiile de tratare a apelor uzate cu procese complexe de separare chimică se poate face acum din ce în ce mai ieftin. În 1991, microbiologii americani au descoperit că anumite bacterii din uraniu folosesc procese de transport de electroni pentru a genera energie - și astfel reduc uraniul mobil (VI). Descoperirea lor a coincis cu o altă perspectivă: și anume, apa reziduală contaminată cu uraniu dintr-o mină se scurge Zonă umedă cu materie organică abundentă, sedimentul preia uraniu mobil și îl împiedică să se miște. Se pare că nu numai mediul chimic reducător, ci și organisme minuscule acționează aici.
Eliminarea biologică
Efectul purificator al naturii ar avea potențialul de a asigura moștenirea mineritului mult mai ieftin decât s-a făcut până acum. Polimerii eliberați de unii microbi leagă foarte bine metalul greu. Diferite tipuri de plante și alge trag uraniul din sol și îl încorporează în structura celulară, în timp ce altele îl fixează strâns în vezicule mici și îl leagă astfel [1]. Este adevărat că efectul de curățare a solului de muștar tropical sau de floarea-soarelui asupra uraniului este cunoscut de mult timp. Dar aceste plante nu prosperă bine în climatul destul de dur al lanțului muntos mic din estul Germaniei. Cercetătorii de la TU Dresda și de la Universitatea din Jena au reușit recent să demonstreze că o plantă domestică cultivată ar putea, de asemenea, să scoată uraniu din pământ: triticale, cultivată prin trecerea secarei și grâului, ceea ce nu se supără iarna pe grămezi de uraniu din Germania Centrală [2]. Recoltate în mod regulat și prelucrate în bioenergie, astfel de plante ar putea fi chiar profitabile.
Eliminarea siturilor contaminate cu ajutorul biologic nu este doar impresionantă din cauza prețului: metodele promit să funcționeze cu mai puțin ajutor uman. Depozitele Wismut GmbH acoperite cu prelată rămân un risc timp de decenii și secole. Dacă o acoperire de protecție se rupe - așa cum s-a făcut ultima dată în 2008 în apropierea câmpiei inundabile a Munților Minereu - gazul radon dăunător sau praful de uraniu pot scăpa. Despre ceea ce este sub grămezi Panza freatica Pentru a le proteja, pompele trebuie să funcționeze pentru totdeauna și să canalizeze mai întâi apa filtrată poluată în stațiile de epurare. "Până acum avem soluții de inginerie care vor dura în următorii 50 de ani, dar cu greu 500 sau 1000 de ani", confirmă Broder Merkel. El deține catedra de hidrogeologie la TU Bergakademie Freiberg, care organizează în mod regulat o conferință despre consecințele exploatării uraniului. Cu toate acestea, dacă apa poluată este trecută printr-o zonă umedă naturală, o mare parte a uraniului ar fi legată în mod natural - chiar dacă unele pompe ar trebui să cedeze într-o zi.
În ciuda euforiei legate de legarea microbiologică și a uraniului pe bază de plante, Broder Merkel recomandă prudență: „Reabilitarea zonelor umede a apelor uzate miniere este mai ieftină, dar nu este posibilă în multe țări miniere de uraniu din cauza temperaturilor și secetei de acolo”. În plus, există experiență pe care inginerii de la Wismut GmbH au dobândit-o la mina Pöhla: în vestul Munților Minereului au testat un proces experimental din 2004 în care apele uzate contaminate cu uraniu ar trebui curățate biologic. Au oprit experimentul anul trecut, deoarece planta a filtrat semnificativ mai puțin uraniu decât se spera. Apele uzate din mina Pöhla sunt acum curățate de un sistem tehnic.
O echipă condusă de Yuheng Wang de la Institutul Federal Elvețian de Tehnologie din Lausanne semănă acum îndoieli suplimentare cu privire la remedierea biologică a uraniului [3]. Cercetătorii au examinat un flux dintr-o fostă mină de uraniu care curge printr-o zonă umedă din regiunea Limousin din centrul Franței. Au descoperit mici particule solide în apă care au dus la creșterea concentrațiilor de uraniu în flux. În mod surprinzător, chiar și uraniul deja redus (IV) a aderat la acești așa-numiți coloizi, care ar trebui să fie de fapt legați ferm în sediment pentru a proteja apa. Oamenii de știință solicită acum ca aceste zone umede să fie examinate mai îndeaproape în ceea ce privește scurgerile de uraniu și procesele de bază.
Mineritul de uraniu este în plină expansiune
În ciuda experienței moderate cu procesele biologice, ecologul Gert Dudel de la TU Dresda este convins că acestea ar putea fi utilizate mai frecvent în viitor. De ani de zile studiază modul în care interacționează grămezi de uraniu și zone umede. Potrivit acestuia, astfel de metode sunt mai puțin probabil să fie utilizate în zone dens populate, cum ar fi Germania, decât în țările în curs de dezvoltare: „Dacă aveți posibilitatea de a filtra apa minieră printr-o zonă umedă, este mai bine decât să expuneți populația la aceasta”, spune Dudel.
Exploatarea uraniului s-a stabilit de mult timp departe de țările industrializate. A existat un boom global al uraniului de la începutul ultimului deceniu, deoarece țările emergente precum India și China au construit zeci de centrale nucleare noi și au planificat mult mai multe. Cele mai importante țări producătoare includ Kazahstan, Niger și Namibia. Pur și simplu nu au mijloacele de a asigura rămășițele miniere periculoase, ca în Germania de Est, cu sisteme tehnice complexe și de a le monitoriza permanent. Fixarea uraniului prin mijloace naturale este poate singura cale de ieșire aici.
Broder Merkel se îndoiește că zonele umede naturale pot reține uraniul peste tot. "Metoda este destul de ieftină, dar nu este posibilă în țările uscate din cauza temperaturilor de acolo." Ecologul Gert Dudel este mai optimist - la urma urmei, cu orice formă de exploatare, o mulțime de apă trebuie pompată și eliminată oricum. Monitorizarea nu ar trebui să lipsească în niciun caz în astfel de zone: „O zonă deschisă nu este un bioreactor”, spune Dudel. "Plantele și bacteriile trebuie optimizate pentru condițiile climatice și de apă." Și pentru aceasta, zonele umede naturale ar trebui mai întâi să fie testate la scară largă ca o chiuvetă pentru apă contaminată cu uraniu - până acum acest lucru nu a fost încercat nicăieri.