Un Grupo de la UVa investiga nuevas técnicas para avanzar en el reciclaje de residuos nucleares

El Grupo de Química Analítica y Electroquímica de Materiales de la Universidad de Valladolid (UVa), dirigido por el docente e investigador Enrique Barrado Esteban, trabaja en una línea de investigación centrada en el aporte de datos termodinámicos y electroquímicos que pueden utilizarse para la mejora del reciclaje de residuos nucleares.

Uno de los principales problemas de la energía nuclear reside en la gestión de sus voluminosos y altamente contaminantes residuos, que son además muy difíciles de eliminar. Por ello, existe un enorme interés a nivel mundial en el desarrollo tecnológico de un nuevo ciclo del combustible nuclear, el denominado ciclo avanzado, que permita una minimización de los residuos generados y de su toxicidad, mejorando así la sostenibilidad de este tipo de energía.

Para ello, es necesario el reciclado o destrucción (la denominada transmutación) de los actínidos, unas sustancias presentes en los combustibles nucleares irradiados, lo que permitiría reducir el volumen de los residuos, su toxicidad y el tiempo de almacenamiento. Antes de llevar a cabo la transmutación, es preciso separar los actínidos de otros productos de fisión, especialmente de los lantánidos, una tarea nada fácil debido a la cantidad de estos elementos presente en los productos de fisión y a la similitud en sus propiedades químicas.

En este sentido, parecen prometedores los esquemas de separación piroquímica (procesos a altas temperaturas) utilizando sales fundidas como medios y electrodos reactivos que generen compuestos intermetálicos. El Grupo de la UVa trabaja en esta línea, estudiando el comportamiento electroquímico en sales fundidas de productos de fisión (lantánidos y otros metales de transición).

Actualmente estos estudios se han extendido a un nuevo medio, los líquidos iónicos, considerados “química verde". “Estamos analizando las posibilidades que tienen, si realmente son “verdes", ya que es una nueva línea y es necesario profundizar en su potencial. Los líquidos iónicos permiten operar a temperatura ambiente, en lugar de los 500 grados de las sales fundidas, con el consiguiente ahorro energético. Además pueden sustituir a los disolventes orgánicos que son más volátiles y generalmente más tóxicos. También son solubles en agua y por tanto todos los posibles contaminantes son más fácilmente eliminables. No obstante, como toda nueva técnica está sometida a controversia", explica la docente e investigadora de la UVa Yolanda Castrillejo Hernández, responsable de esta línea de investigación.

En estos momentos, el Grupo cuenta con un proyecto financiado por la Junta de Castilla y León en este sentido en el que colaboran con investigadores de la Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo (México) y de la Universidad de Porto (Portugal).

Química analítica del medio ambiente

El Grupo trabaja en una segunda línea de investigación en química analítica del medio ambiente. Como detallan Rafael Pardo y Marisol Vega, quienes dirigen estos estudios en cooperación con varias universidades de América Latina, “se está evaluando la peligrosidad ambiental de sedimentos fluviales y de residuos de minería, para lo cual se extraen los metales por diferentes procesos químicos y se analiza la movilidad de los metales en esos sedimentos, teniendo en cuenta que cuanto más se movilizan más peligrosos son".

Estos estudios se están realizando en zonas mineras de México y en ríos de Argentina que fluyen a través de parques y humedales protegidos, como la zona de Tandil, en la provincia de Buenos Aires, o los Esteros del Iberá, en el nordeste de Argentina, participando en un proyecto de la Universidad Nacional del Nordeste (Argentina) centrado en el estudio medioambiental de sedimentos fluviales.

En esta línea, los investigadores también trabajan “en la evaluación de la calidad de las aguas subterráneas como recurso hídrico casi único en Castilla y León, evaluando las fuentes y los mecanismos de dispersión del arsénico y otros elementos traza tóxicos en los acuíferos de Tierra de Pinares, y el riesgo de salinización y sodificación del suelo irrigado con esas aguas", agrega la investigadora. En colaboración con científicos de otras entidades como el Centro Nacional de Investigación sobre la Evolución Humana (CENIEH), el Instituto Geológico y Minero de España (IGME) o el British Geological Survey (BGS), el grupo está llevando a cabo en estos momentos un proyecto de investigación sobre movilización de arsénico y otros elementos traza geogénicos en las aguas subterráneas del entorno del río Cega, en la cuenca del Duero, y elucidación de los procesos de interacción agua-sedimento.

Nuevas técnicas y métodos de análisis

Por otro lado el Grupo trabaja, con el profesor Enrique Barrado a la cabeza, en el desarrollo de nueva técnicas y métodos de análisis como la magneto-cromatografía de alta resolución y de fase estacionaria renovable, el diseño de sensores y biosensores electroquímicos, el análisis en flujo o la puesta a punto de procedimientos para la determinación de fármacos y drogas. De forma transversal, el grupo desarrolla técnicas quimiométricas (la aplicación de métodos matemáticos o estadísticos sobre datos químicos) para la obtención de información analítica.

Los investigadores de la UVa han obtenido la distinción de Unidad de Investigación Consolidada por parte de la Junta de Castilla y León, una calificación que reconoce a los grupos de la comunidad con un mayor nivel de calidad y de producción científica. En esta Unidad de Investigación Consolidada participan los grupos de investigación reconocidos de la Universidad de Valladolid de Química Analítica y Electroquímica de Materiales (QUIANE) y de Química Analítica del Medio Ambiente y Quimiometría, recientemente fusionados.

En la actualidad, los miembros de la Unidad son los profesores del Departamento de Química Analítica de la UVa Enrique Barrado Esteban, Yolanda Castrillejo Hernández, Luis Debán Miguel, Juan José Jiménez Sevilla, Rafael Pardo Almudí, Marisol Vega Alegre y el del Departamento de Química Orgánica Francisco J. Pulido Pelaz, quien colabora con el equipo desde la creación del Grupo de Investigación de Excelencia de la Junta de Castilla y León SIENMAT.

Asimismo, el grupo mantiene diversas colaboraciones con universidades fundamentalmente de América Latina, como la Universidad del Estado de Hidalgo (México), la Universidad de Zacatecas (México), la Universidad Nacional el Nordeste de Argentina, la Universidad de San Luis (Argentina) o la Universidad de Antofagasta (Chile), con quienes intercambian personal docente e investigador. Es el caso del profesor de la Universidad de Zacatecas Edmundo Escareño, quien está realizando en estos momentos su tesis doctoral con el Grupo gracias a una beca de la Fundación Carolina. Del mismo modo, el equipo colabora con otras universidades y centros de investigación europeos como la Universidad de Paris Sur (Francia), el NTNU de Noruega o la Universidad de Oporto.

Uno de los principales problemas de la energía nuclear reside en la gestión de sus voluminosos y altamente contaminantes residuos, que son además muy difíciles de eliminar

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