«Если бы они использовали наш фильтр, им бы это не понадобилось», – говорит Раффаэле Меззенга, профессор пищевых продуктов и мягких материалов в ETH Zurich. Четыре года назад он и его старший научный сотрудник Сринат Болисетти представили свое изобретение фильтрующей мембраны, состоящей в основном из денатурированного сывороточного протеина и активированного угля.
В публикации того времени исследователи продемонстрировали, насколько эффективно их продукт удаляет из воды тяжелые металлы, некоторые радиоактивные элементы, такие как уран, и драгоценные металлы, такие как золото или платина.
Фильтр также подходит для радиоактивных изотопов
Теперь Mezzenga и Bolisetty использовали свою мембрану для очистки сточных вод больниц, загрязненных радиоактивными элементами. В ходе исследования два исследователя обнаружили, что их фильтр также эффективен при удалении этих веществ.
Их исследование было недавно опубликовано в журнале Environmental Science: Water Research & Technology.
Лабораторные испытания показывают, что мембрана способна удалять радионуклиды, используемые в медицине – технеций-?99м, йод-?123 и галлий-?68 – из воды с КПД более 99.8% всего за один этап фильтрации.
Исследователи также протестировали свою фильтрующую мембрану на образце реальных сточных вод из швейцарской больницы, которые содержали радиоактивный йод-?131 и лютеций-?177.
Он почти полностью удалил оба элемента из воды.
Для хранения радиоактивных материалов требуется место
Медицинские работники используют радионуклиды, например, для лечения рака или в качестве контрастного вещества в процедурах визуализации. В большинстве случаев эти материалы слабо радиоактивны и имеют короткую половину-?жизнь всего несколько часов или дней.
Тем не менее, сброс в канализацию не разрешается ни для больничных сточных вод, содержащих эти вещества, ни для человеческих отходов от пациентов, лечившихся с их помощью. Поэтому больницы должны безопасно и надежно хранить сточные воды в специальных контейнерах до тех пор, пока радиоактивность не упадет до безвредного уровня. Это создает проблемы с пространством. Но это не единственная проблема.
Также необходимо обеспечить защиту персонала и окружающей среды от радиации.
Мембрана фильтра эффективна в широком масштабе
Основываясь на результатах своего текущего исследования, профессор ETH Mezzenga считает, что у продукта есть то, что нужно. «Мембрана фильтра в широком масштабе устраняет радиоактивные изотопы», – говорит он.
В принципе, все радиоактивные изотопы в периодической таблице, которые находятся между испытанными крайностями, i.е. технеций и уран, связываются с мембраной. К ним относятся радиоактивный цезий, йод, серебро и кобальт, все они присутствуют в воде, вытекшей из Фукусимы.
Также присутствует большое количество трития; это единственный элемент, который, скорее всего, не будет связываться с мембраной, потому что она слишком мала.
«Если наше предположение верно, мембрана фильтра может значительно уменьшить объем сточных вод в Фукусиме, а это означает, что не нужно будет сбрасывать радиоактивную воду в Тихий океан», – говорит Болисетти.
Он объясняет, что фильтры, насыщенные высокорадиоактивными элементами, могут храниться в твердом виде, например, в том же месте, что и использованные топливные стержни атомных электростанций.
Изготовить фильтрующую мембрану не представляет особой сложности. Используемый сывороточный протеин является отходом молочной промышленности, дешевым и доступным повсюду.
Компонент активированного угля также легко доступен. «Я уверен, что Япония могла бы начать использовать фильтрующую мембрану прямо сейчас и тем самым решить серьезную экологическую проблему», – говорит Болисетти.