جلبک‌ها، تازه‌ترین امید برای پاکسازی مواد رادیواکتیو
آفتاب‌‌نیوز : آفتاب- بهنوش خرم‌روز(خبرآنلاین): شرکت انرژی توکیو الکتریک، اپراتور نیروگاه داییچی فوکوشیمای ژاپن، بالاخره موفق شد شکافی را که آب آلوده به مواد رادیواکتیو از درون آن روانه آب دریا می‌شد، با استفاده از نوعی شیشه مایع مسدود کند. این اقدام تا حدی خیال همه را آسوده کرد. اما نباید فراموش کرد که بیش از 60 هزار تن آب آلوده به مواد رادیواکتیو هنوز در نیروگاه باقی مانده که باید فکری به حال آن کرد. یکی از کارآمدترین راهکارهای پیشنهادی، جمع‌آوری آب آلوده و استفاده از روشی برای پاک کردن آب از مواد رادیواکتیو است. اما چه‌طور می‌توان این آب‌ها را از مواد رادیواکتیو پاک کرد؟
به گزارش نیچر، نوعی جلبک معمولی آب‌های شیرین می‌تواند کلید نجات در بحران‌هایی مانند فوکوشیمای ژاپن باشد. این جلبک‌ها که کلاستریوم مونیلیفروم نامیده می‌شوند، شکل متفاوتی دارند. اما در بین آن‌ها، جلبکی به شکل هلال ماه مورد توجه مینا کرج‌سی، دانشمند علوم مواد در دانشگاه شما‌ل غرب اوانستون در الینویز قرار گرفته است. این جلبک خاص، توانایی غیرعادی برای جذب استرانسیوم از آب و نگهداری آن به شکل بلور در ساختارهای زیرسلولی خود دارد. این استعداد جلبک هلالی شکل می‌تواند برای جمع‌آوری ایزوتوپ رادیواکتیو استرانسیوم 90 به کار آید.
استرانسیوم از نظر خواص و اندازه اتمی بسیار به کلسیم نزدیک است، به همین دلیل فرایندهای زیستی به خوبی نمی‌توانند بین این دو تمایز قایل شوند. دقیقا به همین دلیل است که استرانسیوم 90 یک ایزوتوپ خطرناک محسوب می‌شود: می‌تواند به درون شیر، استخوان‌ها، مغز استخوان، خون و سایر بافت‌ها نفوذ کند و باعث ایجاد سرطان در آن‌ها شود.
به گفته کرج‌سی، شباهت استرانسیوم 90 به کلسیم و قابلیت نفوذ آن در بافت‌های بدن، این ایزوتوپ را به خطری جدی برای سلامتی تبدیل کرده است. از آن‌جا که نیمه‌عمر این رادیوایزوتوپ، 30 سال است، می‌تواند تا 100 سال یا بیشتر بعد از خروج از رآکتورها، تهدیدکننده سلامتی افراد باشد.
متاسفانه زباله‌های هسته‌ای و نشت‌های ناشی از حوادث مختلف هسته‌ای از رآکتورها می‌تواند کلسیم را به میزان 10 میلیارد بار بیشتر از استرانسیوم در محیط منتشر کند و بدین ترتیب، جمع‌آوری استرانسیوم از میان کوهی از کلسیم بی‌ضرر کار دشواری خواهد بود. به همین دلیل هم دانشمندان نیاز به روش انتخابی موثری برای جدا کردن استرانسیوم از کلسیم دارند.
جلبک هلالی‌شکل در واقع علاقه‌ای به خود استرانسیوم ندارد و بیشتر به دنبال جمع‌آوری باریوم است. اما استرانسیوم از نظر خواص و اندازه اتمی بین کلسیم و باریوم قرار دارد. بنابراین جلبک آن را هم می‌گیرد و بلوری‌شده درون خود نگه می‌دارد. در همین حال، در مقایسه با باریوم، کلسیم آن‌قدر متفاوت هست که جلبک آن را اشتباه نگیرد و استرانسیوم برعکس، آن‌قدر به باریوم نزدیک هست که جلبک آن را هم جمع کند.
نتیجه کار، بلورهایی پر از باریوم و البته میزان بالایی استرانسیوم درون جلبک است. اما جلبک چه‌طور این کار را انجام می‌دهد؟
کرج‌سی تا به حال مطالعه خود را بیشتر روی این نکته متمرکز کرده که جلبک هلالی‌شکل چه‌طور می‌تواند این بلورها را شکل بدهد و در این مطالعات نیم‌نگاهی هم به امکان تغییر جلبک داشته تا ببیند آیا می‌توان آن را برای انتخاب بیشتر استرانسیوم تخصصی‌تر کرد. وی می‌داند که جلبک، باریوم و استرانسیوم را هدفمندانه از میان دیواره‌های سلولی خود عبور نمی‌دهد. در عوض، بلورها در واکوئل‌ها به این دلیل شکل می‌گیرند که غنی از سولفات هستند. باریوم و استرانسیوم به میزان اندک در محلول سولفات حل می‌شوند. به همین دلیل، باریوم و استرانسیومی که به درون واکوئل‌ها راه می‌‌یابد، به سادگی رسوب می‌کند و بلور می‌سازد.
هنوز دانشمندان نمی‌دانند که این بلورها برای جلبک فایده‌ای هم دارند یا نه. کرج‌سی معتقد است این بلورها می‌توانند فقط دفعیات جلبک باشند و هیچ کاربردی برای آن نداشته باشند.
هدف هر چه باشد، کرج‌سی راهی برای افزایش جذب استرانسیوم با تنظیم میزان باریوم در محیط پیدا کرده است. از این طریق، شاید بتوان از باریوم برای تشویق جلبک‌ها به جمع‌آوری استرانسیوم استفاده کرد و زباله‌های هسته‌ای یا مواد نشت‌کرده از رآکتورها را از این ماده پاک کرد.
همچنین شاید بتوان این فرایند را از طریق دستکاری میزان سولفات موجود در محیط و در نتیجه میزان سولفات درون واکوئل‌ها تسهیل کرد. کرج‌سی در این‌باره می‌گوید: «به محض این که بفهمیم سلول‌ها تحت چه شرایطی اقدام به ساخت بلورها از استرانسیوم می‌کنند، می‌توانیم راهکارهای بهتری برای دستکاری آن‌ها ارائه دهیم.»
وقتی بتوان با استفاده از جلبک‌ها، استرانسیوم را از زباله‌های حاوی سطوح بالای رادیواکتیو جدا کرد، می‌توان آن‌ها را به مخازن سطح پایین‌تر که ارزان‌تر هم هستند، منتقل کرد و از این طریق، به میزان زیاد در مصرف پول و البته فضا صرفه‌جویی کرد. در حال حاضر تنها در آمریکا صدها میلیون لیتر زباله هسته‌ای وجود دارد که حجم زیادی از آن حاوی استرانسیوم است و این مشکل بزرگی است.
البته این محققین هنوز آزمایش نکرده‌اند که این جلبک تا چه حد می‌تواند در معرض مواد رادیواکتیو به زندگی خود ادامه دهد. اما می‌گویند حتی اگر عملکرد آن در چنین محیطی ضعیف هم باشد، آن‌قدر زنده می‌ماند که به جمع‌آوری استرانسیوم کمک کند، چون این فرایند به سرعت شروع می‌شود. به گفته کرج‌سی، سلول‌های جلبک در عرض 30 دقیقه یا یک ساعت بلورها را می‌سازند.
به گزارش نیچر، نوعی جلبک معمولی آب‌های شیرین می‌تواند کلید نجات در بحران‌هایی مانند فوکوشیمای ژاپن باشد. این جلبک‌ها که کلاستریوم مونیلیفروم نامیده می‌شوند، شکل متفاوتی دارند. اما در بین آن‌ها، جلبکی به شکل هلال ماه مورد توجه مینا کرج‌سی، دانشمند علوم مواد در دانشگاه شما‌ل غرب اوانستون در الینویز قرار گرفته است. این جلبک خاص، توانایی غیرعادی برای جذب استرانسیوم از آب و نگهداری آن به شکل بلور در ساختارهای زیرسلولی خود دارد. این استعداد جلبک هلالی شکل می‌تواند برای جمع‌آوری ایزوتوپ رادیواکتیو استرانسیوم 90 به کار آید.
استرانسیوم از نظر خواص و اندازه اتمی بسیار به کلسیم نزدیک است، به همین دلیل فرایندهای زیستی به خوبی نمی‌توانند بین این دو تمایز قایل شوند. دقیقا به همین دلیل است که استرانسیوم 90 یک ایزوتوپ خطرناک محسوب می‌شود: می‌تواند به درون شیر، استخوان‌ها، مغز استخوان، خون و سایر بافت‌ها نفوذ کند و باعث ایجاد سرطان در آن‌ها شود.
به گفته کرج‌سی، شباهت استرانسیوم 90 به کلسیم و قابلیت نفوذ آن در بافت‌های بدن، این ایزوتوپ را به خطری جدی برای سلامتی تبدیل کرده است. از آن‌جا که نیمه‌عمر این رادیوایزوتوپ، 30 سال است، می‌تواند تا 100 سال یا بیشتر بعد از خروج از رآکتورها، تهدیدکننده سلامتی افراد باشد.
متاسفانه زباله‌های هسته‌ای و نشت‌های ناشی از حوادث مختلف هسته‌ای از رآکتورها می‌تواند کلسیم را به میزان 10 میلیارد بار بیشتر از استرانسیوم در محیط منتشر کند و بدین ترتیب، جمع‌آوری استرانسیوم از میان کوهی از کلسیم بی‌ضرر کار دشواری خواهد بود. به همین دلیل هم دانشمندان نیاز به روش انتخابی موثری برای جدا کردن استرانسیوم از کلسیم دارند.
جلبک هلالی‌شکل در واقع علاقه‌ای به خود استرانسیوم ندارد و بیشتر به دنبال جمع‌آوری باریوم است. اما استرانسیوم از نظر خواص و اندازه اتمی بین کلسیم و باریوم قرار دارد. بنابراین جلبک آن را هم می‌گیرد و بلوری‌شده درون خود نگه می‌دارد. در همین حال، در مقایسه با باریوم، کلسیم آن‌قدر متفاوت هست که جلبک آن را اشتباه نگیرد و استرانسیوم برعکس، آن‌قدر به باریوم نزدیک هست که جلبک آن را هم جمع کند.
نتیجه کار، بلورهایی پر از باریوم و البته میزان بالایی استرانسیوم درون جلبک است. اما جلبک چه‌طور این کار را انجام می‌دهد؟
کرج‌سی تا به حال مطالعه خود را بیشتر روی این نکته متمرکز کرده که جلبک هلالی‌شکل چه‌طور می‌تواند این بلورها را شکل بدهد و در این مطالعات نیم‌نگاهی هم به امکان تغییر جلبک داشته تا ببیند آیا می‌توان آن را برای انتخاب بیشتر استرانسیوم تخصصی‌تر کرد. وی می‌داند که جلبک، باریوم و استرانسیوم را هدفمندانه از میان دیواره‌های سلولی خود عبور نمی‌دهد. در عوض، بلورها در واکوئل‌ها به این دلیل شکل می‌گیرند که غنی از سولفات هستند. باریوم و استرانسیوم به میزان اندک در محلول سولفات حل می‌شوند. به همین دلیل، باریوم و استرانسیومی که به درون واکوئل‌ها راه می‌‌یابد، به سادگی رسوب می‌کند و بلور می‌سازد.
هنوز دانشمندان نمی‌دانند که این بلورها برای جلبک فایده‌ای هم دارند یا نه. کرج‌سی معتقد است این بلورها می‌توانند فقط دفعیات جلبک باشند و هیچ کاربردی برای آن نداشته باشند.
هدف هر چه باشد، کرج‌سی راهی برای افزایش جذب استرانسیوم با تنظیم میزان باریوم در محیط پیدا کرده است. از این طریق، شاید بتوان از باریوم برای تشویق جلبک‌ها به جمع‌آوری استرانسیوم استفاده کرد و زباله‌های هسته‌ای یا مواد نشت‌کرده از رآکتورها را از این ماده پاک کرد.
همچنین شاید بتوان این فرایند را از طریق دستکاری میزان سولفات موجود در محیط و در نتیجه میزان سولفات درون واکوئل‌ها تسهیل کرد. کرج‌سی در این‌باره می‌گوید: «به محض این که بفهمیم سلول‌ها تحت چه شرایطی اقدام به ساخت بلورها از استرانسیوم می‌کنند، می‌توانیم راهکارهای بهتری برای دستکاری آن‌ها ارائه دهیم.»
وقتی بتوان با استفاده از جلبک‌ها، استرانسیوم را از زباله‌های حاوی سطوح بالای رادیواکتیو جدا کرد، می‌توان آن‌ها را به مخازن سطح پایین‌تر که ارزان‌تر هم هستند، منتقل کرد و از این طریق، به میزان زیاد در مصرف پول و البته فضا صرفه‌جویی کرد. در حال حاضر تنها در آمریکا صدها میلیون لیتر زباله هسته‌ای وجود دارد که حجم زیادی از آن حاوی استرانسیوم است و این مشکل بزرگی است.
البته این محققین هنوز آزمایش نکرده‌اند که این جلبک تا چه حد می‌تواند در معرض مواد رادیواکتیو به زندگی خود ادامه دهد. اما می‌گویند حتی اگر عملکرد آن در چنین محیطی ضعیف هم باشد، آن‌قدر زنده می‌ماند که به جمع‌آوری استرانسیوم کمک کند، چون این فرایند به سرعت شروع می‌شود. به گفته کرج‌سی، سلول‌های جلبک در عرض 30 دقیقه یا یک ساعت بلورها را می‌سازند.
گزارش خطا
ارسال به دوستان
نسخه چاپی
ذخیره عضویت در خبرنامه 
پربحث ترین عناوین
پرطرفدار ترین عناوین
لینک های مفید