Naukowcy ze Śląska oczyszczą wody kopalniane z radu? Surowiec może przysłużyć się medycynie

Wody dołowe pod lupą naukowców

Wskutek eksploatacji surowców mineralnych do środowiska odprowadzane są olbrzymie ilości trudnej do zagospodarowania wody złożowej. Duże objętości wód, ich wysokie zasolenie oraz znaczne stężenia metali ciężkich i pierwiastków promieniotwórczych stanowią poważny problem podczas odprowadzania ich do środowiska. Jednym z zanieczyszczeń występujących w wodach towarzyszących wydobyciu węgla kamiennego jest rad.

– Wysokie stężenia radu oraz duże objętości wód zrzucanych do środowiska mogą prowadzić do skażenia cieków powierzchniowych izotopami radu oraz produktami jego rozpadu. W konsekwencji odprowadzania wód skażeniu ulegają nie tylko wody powierzchniowe, lecz także osady denne na skutek powstawania promieniotwórczych osadów – wskazuje dr inż. Krzysztof Samolej, który kieruje badaniami.

Ekologia i prawo

Usuwanie zanieczyszczeń z wód odprowadzanych do środowiska – jak wskazują naukowcy z GIG-PIB – jest konieczne, ponieważ zmagamy się z globalnym problemem kurczenia się zasobów wodnych. Ponadto Ramowa Dyrektywa Wodna (2000/60/WE Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 23 października 2000 r. ustanawiająca ramy wspólnotowego działania w dziedzinie polityki wodnej) zobowiązuje wszystkie państwa członkowskie do podjęcia działań na rzecz ochrony śródlądowych wód powierzchniowych, wód przejściowych, wód przybrzeżnych oraz wód podziemnych. Oczyszczanie wód kopalnianych z radu staje się zatem nie tylko kwestią ekologiczną, ale i prawną.

Oczyszczenie wody z radu poprzez sorpcję na zeolitach (to mikroporowate glinokrzemiany charakteryzujące się bardzo dużą powierzchnią właściwą, wysokimi zdolnościami adsorpcyjnymi i właściwościami katalitycznymi) może być wykorzystane nie tylko do usuwania skażenia, lecz także do pozyskania radu i jego prekoncentracji na potrzeby medycyny nuklearnej. Jest to podejście zgodne z ideą gospodarki obiegu zamkniętego – od traktowania zanieczyszczenia jako problemu do postrzegania go jako wartościowego surowca. 

Badacze ze Śląskiego Centrum Radiometrii Środowiskowej Głównego Instytutu Górnictwa – Państwowego Instytutu Badawczego realizują projekt zatytułowany: „Wykorzystanie zeolitów syntetycznych do oczyszczania wód z radu i jego prekoncentracji na potrzeby medycyny nuklearnej”. Jego celem jest zbadanie możliwości i wydajności oczyszczania z radu (Ra-226 i Ra-228) wód kopalnianych, występujących na terenie Górnośląskiego Zagłębia Węglowego.

Alternatywna metoda

Projekt wpisuje się w ideę gospodarki o obiegu zamkniętym na kilku poziomach. Wykorzystanie popiołów lotnych – odpadu powstającego w elektrowniach i elektrociepłowniach – jako surowca do syntezy zeolitów. Oczyszczanie wody z radu za pomocą zeolitów – jako alternatywa wobec dotychczas stosowanych metod – oraz prekoncentracja radu, a więc pozyskanie zanieczyszczenia i skoncentrowanie go w celu dalszego wykorzystania do produkcji radiofarmaceutyków.

– Badania potwierdzają, że zeolit NaP1 jest najlepszym z przebadanych kandydatem do usuwania radu z wód towarzyszących złożom węgla kamiennego Górnośląskiego Zagłębia Węglowego – wyjaśnia dalej dr inż. Krzysztof Samolej.

Warto wspomnieć, że dotychczas stosowaną metodą usuwania radu z wód kopalnianych było współstrącanie radu i baru w postaci siarczanu radowo-barowego, z wykorzystaniem chlorku baru, opracowane przez: dr. hab. inż. Stanisława Chałupnika i dr hab. inż. Małgorzatę Wysocką, pracowników Śląskiego Centrum Radiometrii Środowiskowej. Metoda ta, choć bardzo skuteczna, jednak niesie ze sobą wady – chlorek baru jest substancją toksyczną, wymaga specjalnych warunków dozowania, kontroli, zezwoleń i generuje odpady trudne do zagospodarowania.

Wyniki projektu z pewnością zainteresują nie tylko kopalnie węgla, ropy naftowej czy gazu, które poszukują skutecznych metod oczyszczania wód złożowych z radu, ale także uzdrowiska wykorzystujące wody mineralne, wymagać będą redukcji stężeń radu w tym ujęcia wody pitnej – w przypadku gdy woda surowa zawiera podwyższone stężenia radu. Ponadto producenci zeolitów zainteresowani rozwojem nowych zastosowań swoich produktów, elektrownie i elektrociepłownie – „producenci” popiołów lotnych, poszukujący sposobów ich zagospodarowania, a także firmy przetwarzające i produkujące radiofarmaceutyki. Są one bowiem zainteresowane źródłem pozyskiwania radu do zastosowań medycznych, w szczególności w terapiach typu TAT (Targeted Alpha-Particle Therapy). Praca finansowana jest ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu LIDER XIII.