Odkryto nowy mechanizm biorący udział w oddziaływaniu aktynowców na środowisko

Odpady promieniotwórcze to wciąż poważny problem. Odkryto nowy mechanizm

Odpady promieniotwórcze to poważny problem dla środowiska, dlatego też w wielu krajach odchodzi się od energetyki jądrowej na rzecz innych, bardziej zrównoważonych źródeł. Najnowsze badania potwierdzają, że interakcje toksycznych odpadów z przyrodą są bardziej złożone, niż nam się wydawało.

Naukowcy z Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) odkryli nowy mechanizm, dzięki któremu odpady jądrowe mogą rozprzestrzeniać się w środowisku. W badania zaangażowani byli również naukowcy z Penn State i Harvard Medical School – wyniki opublikowano w Journal of the American Chemical Society.

Badania te dotyczą losów materiałów promieniotwórczych w przyrodzie, a my natknęliśmy się na nieznany wcześniej mechanizm, dzięki któremu pewne pierwiastki radioaktywne mogą rozprzestrzeniać się w środowisku. Pokazujemy, że w przyrodzie istnieją cząsteczki, które nie były wcześniej brane pod uwagę, zwłaszcza białka takie jak lanmodulina, które mogą mieć silny wpływ na pierwiastki promieniotwórcze, które są problematyczne dla gospodarki odpadami jądrowymi.

Gauthier Deblonde z LLNL, główny autor badań

Cios dla energetyki jądrowej

Na świecie pracuje obecnie ponad 440 reaktorów jądrowych w przeszło 30 krajach. Elektrownie atomowe dają wiele możliwości, ale sprawiają jeż problemy. Szczególnie uciążliwe są odpady promieniotwórcze zawierające aktynowce (np. pluton, ameryk, neptun), które są toksyczne przez tysiące lat.

Niewiele wiadomo na temat roli tych pierwiastków w środowisku, co zmusza naukowców do stosowania modeli komputerowych w celu przewidywania ich zachowania. Do tej pory, modele te uwzględniały jedynie interakcje z małymi związkami, fazami mineralnymi i koloidami, a ich wpływ na większe cząsteczki, jak białka, był ignorowany. Nowe badania wskazują, że rola odpadów promieniotwórczych w środowisku jest znacznie bardziej problematyczna niż sądzono – zwłaszcza jeżeli chodzi o wspomniane aktynowce.

Odkrycie, że niektóre bakterie specyficznie wykorzystują pierwiastki ziem rzadkich, otworzyło nowe obszary biochemii z ważnymi zastosowaniami technologicznymi i potencjalnymi implikacjami dla geochemii aktynowców, ze względu na podobieństwa chemiczne między pierwiastkami ziem rzadkich i aktynowcami.

Joseph Cotruvo Jr, asystent profesora Penn State i współautor pracy

Rola aktynowców w środowisku

Szczególnie ciekawy wpływ obserwujemy na lanmodulinę, małe białko obecne w wielu bakteriach wykorzystujących metale ziem rzadkich, odkryte w 2018 r. Naukowcy odkryli, jak działa lanmodulina i jak można ją zastosować do ekstrakcji pierwiastków ziem rzadkich.

Reklama

Nasze wyniki sugerują, że lanmodulina i podobne związki, odgrywają ważniejszą rolę w chemii aktynowców w środowisku niż mogliśmy sobie wyobrazić. Nasze badanie wskazuje również na istotną rolę, jaką selektywne cząsteczki biologiczne mogą odgrywać w zróżnicowanych wzorcach migracji syntetycznych radioizotopów w środowisku.

Annie Kersting z LLNL

Badanie pokazuje również, że lanmodulina preferuje pierwiastki aktynowców w stosunku do wszelkich innych metali, w tym pierwiastków ziem rzadkich, co jest interesującą właściwością.

Biochemia pierwiastków ziem rzadkich to wciąż młoda dziedzina, a wyniki badań uczonych z LLNL rzucają nowe światło na interakcje zachodzące między aktynowcami a układami biologicznymi w środowisku. Okazuje się, że wiele organizmów może korzystać z metali ziem rzadkich, ale o tym jeszcze nie wiemy.