23. marts 2011

Grønt slam kan redde grundvand fra radioaktiv forurening

Når atomaffald ryger på losseplads, skal det gerne ligge sikkert og godt i millioner af år. Særligt grundstoffet Neptunium, der er et affaldsprodukt fra uranreaktorer, kan udgøre en alvorlig helbredsrisiko hvis det løber ud i grundvandet. Også om så der går fem millioner år først. Nu har forskere fra Kemisk institut påvist, at det farlige affaldsstof kan indfanges og immobiliseres. Og midlet er en særlig form for grøn snask, som dannes naturligt i iltfattigt vand.

Af Jes Andersen

 

Bo C. Christiansen i laboratoriet på kemisk Institut, Københavns Universitet (Foto: Jes Andersen/Københavns Universitet)

Bo C. Christiansen er geokemiker på Københavns Universitet. Han har specialiseret sig i det såkaldte grønne rust. I en nyligt udgivet artikel i det ansete videnskabelige tidsskrift Geochimica et Cosmochimica Acta har han beskrevet hvordan den grønne rust så at sige indkapsler neptunium, og holder det fast. Og det er en indsigt som kan få stor betydning for hvor og hvordan man deponerer radioaktivtaffald.
"Vores forsøg viser, at selv den sikreste indkapsling af atomaffald bliver endnu sikrere, hvis affaldsbeholderen bliver gravet ned et sted, hvor grøn rust kan dannes", forklarer Christiansen.

Grøn rust set med Atomic Force Microscope (mikroskopi: Bo Christiansen)

Grønt problem nyttiggjort

I mange år er grøn rust udelukkende blevet betragtet som et problem. Faktisk blev stoffet i årevis undersøgt af materialeforskere, der ville vide hvordan de kunne undgå, at den grønne rust blev dannet i armeret beton. I de seneste år har en gruppe kemikere, fysikere og geologer ved Kemisk Instituts Nanogeoscience-forskergruppe undersøgt stoffets gavnlige egenskaber. Og resultaterne er over al forventning.
"Neptunium er et relativt eksotisk problem, og det er nok de færreste, der står og skal sikre et radioaktivt affaldsdepot. Men grøn rust ser ud til at kunne bruges mod næsten enhver form for forurening", siger Bo Christiansen.

 

 

Grøn i mere end en forstand 

Grøn rust er egentlig en form for ler. I fagsproget kalder man det en anionisk ler. Fordi den består af jern der ikke er helt "rustet" har den grønne rust et underskud af elektroner. Derfor reagerer det meget villigt med andre forurenende stoffer. Også nogle af dem, der er meget udbredte.
"For et stykke tid siden viste vi, hvordan grøn rust kan reagere med det kræftfremkaldende stof krom(6), og omdanne det til krom(3). Krom(3) er ikke alene ugiftigt. Det er faktisk et af de sporstoffer den menneskelige krop har brug for", fortæller Christiansen.

Nemt at lave, også i naturen

Det meget høje reaktionsniveau betyder at der sjældent er ret store mængder grøn rust til stede på et givent tidspunkt. Til gengæld er det nemt at lave. Hvis der er jernsulfat og kaustisk soda til stede i vand, danner det grøn rust. Men lige så snart der kommer ilt til, ruster det videre til ganske almindeligt rød rust som man for eksempel kender det i okker.

Kan sikre selv tørlagte og korroderede tønder 

Forsøgene, der har vist at grøn rust egner sig til at immobilisere neptunium, er foretaget dels på Svensk KärnBränslehanterings fuldskala forsøgsanlæg i Oskarshamn på den svenske østkyst, dels i Tyskland på det ansete Karlsruhe Institute of Technology. Normalt deponerer man radioaktivt affald i tønder af kobber med en indre kerne af jern. Det går fint så længe tønderne er dækket af vand. Men når der kommer en istid, trækker grundvandsspejlet sig nedad. Hvis kobberet bliver tørlagt, begynder det at nedbrydes. Og er kobberet først væk, går der kun kort tid før jernet også ruster bort. Og så får det radioaktive affald fri adgang til grundvandet.

Kemikerens råd til atomindustrien: Hjælp naturen til at rense sig selv 

Hvis først Neptunium slipper ud i grundvandet vil det være yderst mobilt. Derfor vil det være væsentligt for sikkerheden, hvis der kan dannes grøn rust omkring tønderne.
"Grøn rust er ikke noget quick fix til at gøre rent efter en forurening, der pludselig opstår. Men vores forsøg har vist det overraskende resultat, at naturen renser sig selv. Selv når forureningen er med et stof så alvorligt som Neptunium". Siger Bo Christiansen, der forventer at resultaterne i fremtiden vil blive inddraget, når man skal modellere nye depoter til atomaffald.