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MADRID 20 mar. (EUROPA PRESS) -
O lítio-6 é essencial para a produção de combustível de fusão nuclear, mas para isolá-lo do isótopo lítio-7, muito mais comum, geralmente é necessário mercúrio líquido, que é extremamente tóxico.
Agora, os pesquisadores desenvolveram um método sem mercúrio para isolar o lítio-6 que é tão eficaz quanto o método convencional. O novo método foi apresentado em 20 de março na revista Cell Press Chem.
"Esse é um passo em direção à solução de um grande obstáculo para a energia nuclear", diz o químico e principal autor Sarbajit Banerjee, do Instituto Federal Suíço de Tecnologia de Zurique e da Universidade Texas A&M. "O lítio-6 é um material crucial para o renascimento da energia nuclear, e esse método pode representar uma abordagem viável para a separação de isótopos.
MÉTODO PROIBIDO DESDE 1963
O método convencional usado para isolar o lítio-6, chamado de processo COLEX, usa mercúrio líquido e foi proibido nos EUA desde 1963 devido a preocupações com a contaminação. Desde então, quase todo o lítio-6 usado em pesquisas nos EUA tem sido baseado em um estoque cada vez menor mantido no Oak Ridge National Laboratory, no Tennessee. Ter um método seguro para isolar o lítio-6 será fundamental para o avanço da fusão nuclear como uma fonte de energia sustentável.
Os esforços incipientes para desenvolver a energia de fusão em escala exigem a produção em escala de lítio-6 isotopicamente puro como alvo de reações de bombardeio nuclear para produzir combustível de trítio.
Os pesquisadores descobriram o método de isolamento do lítio-6 enquanto desenvolviam membranas para limpar a "água produzida", ou seja, a água subterrânea que chega à superfície durante a perfuração de petróleo e gás e precisa ser limpa antes de ser bombeada de volta para o subsolo. Eles observaram que sua membrana de limpeza capturava quantidades desproporcionais de lítio na água.
"Descobrimos que podíamos extrair o lítio de forma bastante seletiva, já que havia muito mais sal do que lítio presente na água", diz Banerjee. "Isso nos levou a pensar se esse material também poderia ter alguma seletividade para o isótopo 6-lítio.
As propriedades de ligação de lítio da membrana se devem a um material chamado óxido de zeta-vanádio, um composto inorgânico sintetizado em laboratório que contém uma estrutura de tunelamento unidimensional.
À medida que os íons de lítio se integram a esse óxido de zeta-vanádio, o composto muda gradualmente de cor, de amarelo brilhante para verde-oliva escuro, permitindo que o grau de isolamento do lítio seja facilmente monitorado.
PROCESSO COMPETITIVO SEM MERCÚRIO
A equipe demonstra que um único ciclo eletroquímico enriqueceu o lítio 6 em 5,7%. Para obter lítio de grau de fusão, que requer um mínimo de 30% de lítio-6, o processo deve ser repetido 25 vezes, e 90% de lítio-6 pode ser obtido em cerca de 45 ciclos sequenciais.
"Esse nível de enriquecimento é muito competitivo com o processo COLEX sem mercúrio", diz Ezazi.
"É claro que ainda não estamos em produção industrial e há alguns problemas de engenharia a serem superados em termos de projeto do circuito de fluxo, mas com vários ciclos de fluxo, é possível obter lítio de grau de fusão a um preço bastante baixo", diz Banerjee.
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