دانشمندان قصد دارند زباله‌های هسته‌ای را به طلای عناصر خاکی کمیاب و دارایی‌های استراتژیک تبدیل کنند

تلاشی نوآورانه برای بازتعریف مدیریت زباله‌های هسته‌ای در اتحادیه اروپا راه‌اندازی شده است. پروژه “MaLaR – مواد 2D-3D نوین برای بازیافت لانتانیدها از زباله‌های هسته‌ای” از تکنیک‌های جداسازی نوآورانه برای بررسی امکان بازیافت زباله‌های هسته‌ای استفاده خواهد کرد.

با یک کمک مالی سخاوتمندانه به مبلغ 2.3 میلیون یورو، این ابتکار سه‌ساله متخصصانی از آلمان، فرانسه، سوئد و رومانی را گرد هم می‌آورد که هدفشان تبدیل زباله‌های هسته‌ای به مواد خام ارزشمند است.

احیای زباله‌های هسته‌ای

پروفسور کریستینا کشنینا و تیمش در مرکز Helmholtz-Zentrum-Dresden-Rossendorf (HZDR) چالش بر باور رایج که زباله‌های هسته‌ای یک محصول نهایی با گزینه‌های محدود هستند، می‌ایستند.

با حمایت اتحادیه اروپا، پروژه آنها به دنبال جمع‌آوری لانتانیدها، مؤلفه‌های حیاتی در فناوری از باتری‌ها تا تجهیزات پزشکی، از اعماق زباله‌های هسته‌ای است.

“هدف ما طراحی یک ماده نوآورانه است که ابتدا عناصر فردی را از مخلوط‌های مصنوعی جدا می‌کند. در حال حاضر با گام‌های کوچک شروع می‌کنیم، اما چشم اندازمان برای کاربردهای وسیع در آینده تنظیم شده است،” توضیح می‌دهد پروفسور کشنینا. این پروژه نوید تغییر رادیکالی در مدیریت زباله‌های هسته‌ای از طریق بازیافت مواد رادیواکتیو ذخیره شده دائمی را می‌دهد.

حفظ برتری استراتژیک با بازیافت

لانتانیدها گروهی حیاتی از عناصر شیمیایی را تشکیل می‌دهند که موقعیت‌های 58 تا 71 جدول تناوبی مدرن را به خود اختصاص می‌دهند و شامل چندین عنصر خاکی کمیاب می‌شوند. این عناصر به طور گسترده در فناوری مدرن استفاده می‌شوند، در همه چیز از صفحه‌نمایش‌های تلفن‌های هوشمند و باتری‌های خودروهای الکتریکی تا عوامل کنتراست MRI و آهن‌رباهای قدرتمند یافت می‌شوند. با وجود استفاده گسترده و نقش بی‌بدیل در فناوری‌های مختلف، لانتانیدها کمیاب و عمدتاً از چین تأمین می‌شوند، که یک آسیب‌پذیری استراتژیک در زنجیره تامین جهانی ایجاد می‌کند.

پروفسور کریستینا کشنینا، هماهنگ‌کننده پروژه و یک فیزیکدان برجسته در مؤسسه اکولوژی منابع HZDR، ضرورت استراتژیک پشت رویکرد نوآورانه آن‌ها را توضیح می‌دهد: “با بازیافت لانتانیدها از زباله‌های هسته‌ای، نه تنها به دنبال تأمین یک منبع پایدار از این مواد با ارزش هستیم بلکه همچنین به کاهش وابستگی به تامین کنندگان خارجی می‌پردازیم.” کشنینا که همچنین استاد دانشگاه Grenoble Alpes در فرانسه است، بر مزایای این ابتکار که بهره‌وری منابع را افزایش داده و به پایداری زیست‌محیطی کمک می‌کند، تأکید می‌کند.

پروژه MaLaR با اهداف گسترده‌تر اروپا برای استقلال منابع و پایداری هماهنگی دارد.

حرکتی به سوی بازیافت منابع هسته‌ای

پروفسور کشنینا از اشتیاق خود می‌گوید: “چند سال آینده قرار است یک سفر هیجان‌انگیز از کشف و نوآوری باشد. با تلفیق بینش‌های تجربی و مدل‌سازی نظری و توسعه مواد، مرزهای ممکن در مدیریت زباله‌ها را جابجا می‌کنیم.”

او بر آزمایش‌های حیاتی در خطوط پرتو افزایشی Rossendorf HZDR در Synchrotron اروپا (ESRF) در گرنوبل نظارت خواهد کرد. مواد جدید تحت آزمون‌های سخت با استفاده از پرتوهای X پرقدرت قرار می‌گیرند تا خواص شیمیایی آن‌ها سنجیده شود.

پروژه از طیف وسیعی از تخصص‌های شرکای خود بهره می‌برد، از جمله توسعه مواد 2D/3D پیشرفته، فیزیک عناصر رادیواکتیو و روش‌های پیشرفته درون‌مسیر برای تحلیل مقادیر کوچک لانتانیدها در زمینه‌های رادیواکتیو.

این رویکرد چندرشته‌ای ظرفیت نوآوری پروژه را افزایش داده و به احتمال بالا راه‌حل‌های عملی و آماده بازار ارائه خواهد داد که می‌تواند استانداردهای صنعتی را در سطح جهانی تغییر دهد.

روش‌های جداسازی توسعه‌ یافته تحت پروژه MaLaR وعده می‌دهد که چگونه مواد اولیه بازیافت می‌شوند و چگونه با زباله‌های رادیواکتیو تعامل می‌کنیم به طور بنیادینی تغییر یابد.