Nuevos usos para el uranio empobrecido
Fernando Gomollón Bel (ISQCH)
En Moléculas a Reacción hemos hablado en un par de ocasiones sobre los lantánidos (aquí o aquí), aunque en esta ocasión queremos contaros una historia sobre uno de sus vecinos del piso de abajo: los actínidos. El protagonista, el uranio, seguro que os suena a todos. Es un metal abundante en la corteza terrestre, unas 40 veces más abundante que la plata, y se utiliza, principalmente, en las centrales nucleares como combustible de los reactores de fisión.
Uranio enriquecido
Es muy común oír hablar de el uranio enriquecido. De hecho, para que el uranio sea apto como combustible nuclear ha de estar enriquecido. Pero, enriquecido ¿en qué? ¿En omega 3?
Resulta que el uranio se encuentra en la naturaleza en forma de dos isótopos mayoritarios: uranio 238 (99,2% de abundancia) y uranio 235 (0,7%). Sólo el uranio 235 es susceptible de ser fisionado en un reactor.
Además, si utilizáramos el uranio disponible de forma natural en un reactor, la reacción en cadena producida no podría mantenerse debido al bajo porcentaje natural de 235U. Por tanto, es necesario que el uranio utilizado en las plantas de fisión nuclear tenga una cantidad mayor de este isótopo. Para esto, mediante distintos procesos fisicoquímicos se preparan muestras con una mayor cantidad de uranio 235 (hasta un 4%) que sí son útiles para los reactores.
«Yellow cake» (tarta amarilla) es como se llama comúnmente al mineral de uranio después de ser extraído de la mina y procesado, justo antes de ser tratado para ser enriquecido en uranio 235. Imagen: Wikimedia Commons
El problema está en que, indefectiblemente, al preparar uranio enriquecido como combustible, se está generando uranio empobrecido, un uranio que tiene todavía menos 235U que el uranio natural.
Recordando…
Dos isótopos de un elemento contienen en su núcleo el mismo número de protones (Z) pero distinto número de neutrones (N) y, por lo tanto, distinto número másico (A). Tienen, por tanto, distintas propiedades físicas (empezando porque tienen distinta masa) pero las mismas propiedades químicas entre sí.
Hasta ahora, el uranio empobrecido se había usado casi exclusivamente en la fabricación de munición bélica antiblindaje, pero investigadores ingleses (Universidad de Sussex) y franceses (Universidad de Toulouse) han conseguido, por primera vez, utilizarlo como catalizador para fijación del CO2.
Recuperando el CO2
El CO2 es uno de los gases responsables del efecto invernadero y, cuando su concentración en la atmósfera es demasiado alta, la Tierra sufre un calentamiento global que puede tener consecuencias devastadoras. En los últimos años, reducir los altos niveles atmosféricos de dióxido de carbono procedentes de la quema indiscriminada de combustibles fósiles se han convertido en uno de los mayores retos para la Ciencia.
Una de las formas en que los químicos están intentando solucionar este problema es buscando catalizadores que ayuden a transformar el CO2 en moléculas sencillas útiles para la industria como el formaldehído o el metanol. Los autores del artículo destacado este mes en la revista Chemical Science han ido un paso más allá, matando dos pájaros de un tiro.
Dos moléculas de catalizador (izquierda y derecha) convierten dos moléculas de dióxido de carbono (centro) en una molécula de oxalato. Imagen: © Royal Society of Chemistry
Han preparado catalizadores de uranio, que pueden sintetizarse utilizando como material de partida el uranio empobrecido que no puede utilizarse para producir energía. Estos catalizadores son capaces de captar una o dos moléculas de CO2 (dependiendo de los sustituyentes del ciclopentadieno) y transformarlas en aniones carbonato y oxalato. Este tipo de compuestos quizás no parezcan útiles a priori, pero, como dice Geoffrey N. Cloke (Sussex), uno de los autores del artículo:
«El ácido oxálico es un ácido dicarboxílico. Quizás es aventurarse demasiado, pero en un futuro podríamos preparar otros ácidos dicarboxílicos como el ácido adípico, un importante precursor del nylon, usando CO2 y catalizadores de uranio.»
Es interesante como sustancias que hoy se consideran residuos podrían ser utilizadas como productos de partida para la síntesis de compuestos de alto valor añadido. Y además reduciendo la enorme cantidad de CO2 con la que hemos llenado la atmósfera.
Fuentes
- Wilson, P. Chemistry World: «Uranium complexes unlock feedstock potential of carbon dioxide».
- Tsoureas, N. et al. Chemical Science, asap. DOI: 10.1039/c4sc01401d
Notas
Esta entrada participa en el XXXVII Carnaval de la Química – Edición Rb – alojado en este blog: “ISQCH – Moléculas a reacción”
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4 comentarios el “Nuevos usos para el uranio empobrecido”
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SciFest Cuenca 2014
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Si se desarrolla el punto de conseguir preparar ácido adípico desde CO2, serían tres los pájaros que matarían de un tiro: valorizar uranio empobrecido, retirar CO2 y reemplazar el uso de los reactivos convencionales en la producción del ácido adípico (como el nítrico, que da lugar a emisiones de NOx).
Hola Roberto.
La verdad es que no había pensado en eso, pero es cierto que sería una ventaja más que tendría el método de los catalizadores de uranio. No obstante, las ideas del investigador son algo futuristas, de momento sólo han conseguido oxálico y carbónico. 😉
Un saludo y gracias por tu comentario
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