¡Una botella de aguan mineral sin uranio, por favor!

En la antigüedad se trataba el vidrio con uranio porque le daba una asombrosa y bella propiedad fluorescente.

Se imaginan que entran a un restaurante y piden al camarero, ¡por favor, me podría poner una botella de agua mineral sin uranio! Quizá les resulte chocante, pero el agua que se considera "potable" hoy en día no tiene en cuenta unos niveles adecuados de uranio en disolución.

El uranio es un elemento común en la corteza terrestre y una fuente natural de radiación que podemos encontrar en concentraciones variables en todas las masas de agua. Ultimamente se detecta con demasiada frecuencia uranio en el agua potable que bebemos. El uranio es un metal pesado muy peligroso y puede, con la toma constante, originar cáncer de riñones. Según las declaraciones de los técnicos la situación no es dramática. Sin embargo se habla de un "peligro potencial“. Aun habiendo demostrado los efectos tóxicos del uranio, no existe una ley que determine los valores máximos en el agua potable del grifo ni en el agua embotellada. O alternativamente que se determine su concentración en las etiquetas del agua embotellada.

¿Cómo llega el uranio al agua potable?

El uranio, ya de por sí, está muy extendido en la corteza terrestre: este metal pesado radioactivo se encuentra en diferentes concentraciones y aleaciones, en distintos tipos de rocas y minerales de los cuales se  disuelve y filtra hacia las aguas subterráneas. Por ello muchas veces está presente desde un principio. Pero ya se sabe desde hace algún tiempo que también puede hundirse hasta llegar a las agua subterráneas a través de los abonos con fosfatos minerales. Además también puede llegar a ellas como consecuencia de la falta de control en la minería del uranio.

¿A partir de qué concentración es peligroso el uranio en el agua?

Comunmente se considera que a partir de 20 microgramos por litro pueden provocar problemas de salud a largo plazo. Pero con concentraciones de hasta 15 microgramos por litro, según la WHO, puede ser bebida durante toda la vida, sin riesgo ninguno. Los diferentes ministerios del medio ambiente recomiendan desde el 2004 un valor no superior de 10 microgramos de uranio por litro, es decir incluso 5 microgramos menos. Teniendo en cuenta el estado actual del agua, este valor marca el nivel de seguridad para todos los grupos de población. Un valor que hasta ahora supuestamente solo lo han sobrepasado pocas mediciones. También hay que decir que hasta ahora no han existido mediciones regulares para la comprobación de las cantidades de uranio porque no estaba legislado. Por lo tanto los expertos en salud ven un peligro real, en especial porque no existe alarma social, ni una normativa concreta.

Movimiento regulador en los Estados Unidos:

La Comisión de Regulación Nuclear (NRC) de los Estados Unidos ha dado un paso adelante al permitir que el uranio capturado en los filtros de tratamiento de agua pueda ser procesado para las operaciones de recuperación de uranio - sin tener que modificar la licencia medioambiental de las plantas potabilizadoras actuales.

En el comunicado oficial, la NRC hizo constar que las resinas de intercambio iónico utilizadas en ciertos filtros de agua, son a menudo, las mismas que se utilizan en las actividades de recuperación de uranio. En este caso se menciona como un elemento "equivalente", por lo que no requiere ninguna modificación en la licencia medioambiental para las instalaciones de tratamiento de aguas.

El fenomeno de la fluorescencia es mayor cuando
a los objetos se los ilumina con luz ultravioleta.

Esto podría reducir considerablemente los costes de abastecimiento de agua potable de pequeñas poblaciones. Según la Agencia de Protección Medioambiental de los Estados Unidos (EPA), hay un límite de 30 microgramos de uranio por litro permitidos en el agua potable que bebemos a diario. La EPA estima que algunos sistemas de tratamiento de agua municipales puede gastar hasta un 50% de sus costos operativos en el transporte, tratamiento y disposición de los filtros de captación de uranio. 

"La recuperación de uranio en la depuración del agua potable es doblemente beneficiosa, por una parte permite recuperar el uranio sin necesidad de recurrir a la minería y por otra, es una ayuda valiosa a la hora de conseguir agua verdaderamente potable", dijo Mark Satorius, director de la Oficina de la NRC de Materiales federales y estatales y programas de gestión ambiental. "La posibilidad de reutilizar las resinas proporciona un beneficio económico extra para las plantas de tratamiento de aguas mediante la reducción de los costos de operación y la cantidad de resina que requieren los filtros."

Las resinas procesadas podrían ser eliminadas, ya sea en los embalses de residuos de bajo nivel de peligrosidad, o bien, ser recicladas en forma de filtros de tratamiento de agua. La misma técnica también se aplica para los filtros de desagüe de la industria minera.

¡PON LAS BACTERIAS A TRABAJAR!

Siguen sucediéndose las noticias de incremento en las reservas de uranio a nivel mundial. Si anteriormente fue el caso de la India, ahora le toca el turno a Suecia. Según las últimas estimaciones, los yacimientos de uranio en la reserva de Haggan en Suecia poseen más del doble de recursos de lo previamente estimado. Esto lo convierte en el tercer yacimiento más grande del mundo sin explotar comercialmente, según la compañía Australiana Aura.

En concreto las reservas estimadas han sido revisadas desde 111.930 tU hasta las 242.710 tU. De acuerdo con la empresa Aura, estas reservas aúpan al yacimiento de Haggan hasta el tercer puesto entre los yacimientos sin explotar del mundo, solo superado por el yacimiento de Viken (402.725 tU) también en Suecia y el de Elkon en Rusia (271.175 tU).

El proyecto Haggan, anteriormente conocido como Storsjon, forma parte de un gran yacimiento de uranio en el centro de Suecia. El uranio se encuentra aquí, junto con depósitos de molibdeno, níquel, vanadio y zinc, en betas de pizarra negra. Las reservas totales podrían revisarse al alza en un futuro próximo pues, hasta el momento, solo se ha explorado el 15% del área de Haggan.

Para extraer el uranio del mineral se podría utilizar las técnicas tradicionales de lixiviación acida, con las que se recuperaría el 93% del uranio de Haggan. Sin embargo, la alta concentración de azufre del depósito, indujo a la compañía Aura a probar con tecnologías novedosas de biolixiviación, en los que las bacterias son utilizadas para realizar el trabajo pesado de acidificar y oxidar el mineral. Hace un año, Aura afirmó que era técnicamente viable. Los trabajos iniciales han demostrado que la presencia de bacterias mejoran los márgenes de extracción de uranio, molibdeno, níquel y zinc. Los procesos de lixiviación son utilizados habitualmente en minería para extraer un compuesto sólido objetivo de un mineral mediante la utilización de un disolvente líquido. Mediante la utilización de bacterias se evita la necesidad de producir el disolvente para tratar el minera, abaratando los costes de extracción.

Aura informó recientemente que la segunda fase de su test de biolixiviación en Haggan han demostrado unos resultados muy prometedores. Análisis químicos y test de resultados, han demostrado que el proceso de mineralización genera ácido que a su vez, facilita la lixiviación de los metales. En un ensayo de extracción a pequeña escala se ha obtenido un rendimiento de extracción de uranio del 75%, junto con un 65% de níquel, un 60% de zinc y un 25% de molibdeno. Aura espera incrementar el rendimiento aún más, mediante la trituración del mineral en un grano más fino.

Ahora, el único temor de la compañía es que las bacterias mineras, ¡creen un poderoso sindicato de trabajadores!

RESERVAS DE URANIO

Mineral: oxido de uranio

Con los niveles de consumo del año 2009 hay uranio para los próximos 92 años. Actualmente se consume 68.000 tU/año y las reservas conocidas en 2009 ascendían a 6.300.000 tU. Los detractores de la energía nuclear aducen escasez de uranio para poder suplir un incremento en el uso de la energía nuclear. Según muchas corrientes ecologistas las centrales nucleares no podrán suplir la energía que demandará la sociedad en las próximas décadas, debido a que las reservas de Uranio se están acabando al igual que las del petróleo. El argumento se basa en que las reservas actuales solo tienen que atender la demanda de 440 reactores nucleares, que dan cuenta del 5,21% de la energía primaria mundial. Puesto que para sustituir a todas las energías fósiles sería necesario multiplicar esa cifra por 17, las reservas de uranio apenas alcanzarían para mantener a las centrales nucleares antes de que terminara su vida útil de 60 años.

Visto groso modo el argumento parece irrebatible pero, en la práctica, tiene muchos puntos débiles. El argumento de partida ya es, de por sí, descabellado. No es necesario sustituir todas las fuentes fósiles de energía al mismo tiempo. Sin duda, en un mundo ideal eso disminuiría drásticamente las emisiones de dióxido de carbono. Pero, incluso en el caso de que deseáramos hacer tal cosa, (un efecto invernadero moderado es beneficioso para nuestra civilización), sería una tarea titánica y alejada de la realidad. Muchos países carecen de estabilidad, recursos económicos y personal cualificado para llevar a cabo un proyecto nuclear. No se puede pedir a muchos países del tercer mundo que recurran a la energía nuclear para que no contaminen, cuando sus propios gobiernos no consiguen permanecer en el poder mucho tiempo. Más realista resultaría que los países industrializados sustituyeran una parte importante del carbón y el petróleo que consumen por energía nuclear. Con disminuir los requerimientos de energía fósil en un 25% para el caso del petróleo y en un 50% para el carbón, el clima mundial lo agradecería y el problema de la escasez de energía se terminaría por un largo periodo de tiempo. Para conseguir ese objetivo, solo habría que desarrollar 4,5 veces más energía nuclear que la que existe en la actualidad. Menos de 1.500 centrales modernas. Hay que recordar que hace apenas 20 años, se llegaron a planear más de 2.000 proyectos por todo el mundo. No se trata pues, de cifras descabelladas a corto plazo

Aún así, los ecologistas más reticentes pueden seguir objetando que falta uranio para multiplicar por cuatro veces la energía nuclear actual. Pero eso es síntoma de una cierta ignorancia sobre el funcionamiento de los procesos de búsqueda y extracción en minería. El uranio es uno de los elementos más abundantes de la corteza terrestre. Por lo que, una vez incrementamos los recursos destinados a búsqueda y explotación podemos observar un aumento concomitante de las reservas. Si comprueban el gráfico que se expone a continuación, podrán ver lo ocurrido en los últimos decenios. Obsérvese que conforme se incrementan los recursos económicos destinados a explotación (línea punteada), le siguen de cerca la aparición de nuevos yacimientos. Solo en el periodo (2005-2006) las reservas se han incrementado un 15%. Visto a más largo plazo, las reservas de uranio se han triplicado desde 1975, en línea con el aumento del gasto en explotación. La disminución que se aprecia en la década de 1983 -1993 fue debida a cambios estadísticos en los criterios de cuantificación de las reservas. El cambio que se observa en el periodo 2007 – 2009, también se debe a una reclasificación de los recursos más económicos <80 $ a un rango de precios de extracción superior 130 $ y 260 $.

Podemos distinguir los siguientes periodos de explotación. El primer periodo de explotación (1945 -1958) fue de índole exclusivamente militar. El segundo periodo (1974 – 1983) ya fue civil. A este periodo le siguió una larga parálisis del sector debido a los bajos precios, grandes stocks de material militar por eliminar y escasa demanda agregada, que abarcó desde (1985 -2003). En el último periodo de explotación (2003 -2009) se han iniciado 600 proyectos diferentes y han aparecido 400 nuevas empresas. Todo indica que estamos aún en una fase muy temprana de la explotación a gran escala del uranio, lejos de las maduras explotaciones del carbón y el petróleo.

En el mundo existen muchos recursos que hasta ahora eran despreciados o mirados con desdén, son los llamados recursos no convencionales del uranio. Ese es el caso de las reservas de fosfatos de Florida, de donde provenía el 20% del uranio estadounidense en 1990. El uranio de Florida no es más que un subproducto de la explotación de fosfatos, por lo que su extracción exclusiva no resultaba rentable, dados los precios de la época. Con una eventual subida de precios, los recursos existentes en Florida volverían a ser tenidos en cuenta. Algo parecido ocurre con las vastas reservas de fosfatos de Marruecos. O con las reservas derivadas de la minería del carbón, dónde el uranio es frecuentemente un producto secundario que se desecha.

A todas estas posibilidades de explotación futura hay que añadir una noticia aparecida este mismo año en la India, en la que la recalificación de un yacimiento en explotación desde 2007 ha multiplicado las reservas hasta 49.000 t desde las 15.000 iniciales. Y puede que alcancen las 150.000 t en próximas revisiones. La India pasaría así, a tener en un solo yacimiento el 1,5% de las reservas mundiales y casi igualar las reservas de China. Un importante salto adelante con el que nadie había contado. En el mundo existen numerosos países en los que no se ha realizado datación alguna debido a la inestabilidad política, como ocurre en muchos países africanos. Por lo que son previsibles más noticias de este tipo en un próximo futuro.

El precio es otro factor clave a tener en cuenta para entender los periodos de búsqueda de nuevos yacimientos. La cantidad de uranio recuperable depende directamente del precio del mineral. Hay que considerar que la energía extraída del uranio es la más barata del mundo. Por cada átomo de combustible utilizado se obtiene una energía 100 millones de veces superior a las reacciones químicas de combustión. Esto significa que incluso con el precio más elevado (260 $/kg), la energía nuclear aún seguiría siendo económicamente competitiva. Y las reservas de uranio a ese precio, solo acaban de empezar a cuantificarse.

Resumiendo:

1.  No hay que sustituir todas las energías fósiles al mismo tiempo, bastaría con una porción considerable del carbón y el petróleo.
2. El uranio es un elemento muy abundante en la corteza terrestre.
3. Cuando se han incrementado los recursos destinados a búsqueda y explotación, las reservas no han parado de incrementarse, y no hay signos que indiquen un cambio de tendencia en el futuro.
4. Incluso en la banda de precios más elevada la energía nuclear sigue siendo económicamente competitiva frente a otras fuentes de energía.
5. Los reactores nucleares modernos son más eficientes y consumen menos uranio que los antiguos.
6. El verdadero futuro nuclear a largo plazo pasa por la utilización del Torio, un combustible tres veces más abundante que el uranio, que eliminaría la proliferación nuclear y reduciría en un 70% el volumen de residuos.

TORIO: EL FUTURO DE LA ENERGÍA

Central nuclear en Brasil.

El pasado año fue record en la emisión de gases de efecto invernadero y el 2011 va camino de superarlo. Tras el repentino apagón nuclear alemán y japonés, se ha incrementado la combustión del gas natural a nivel mundial (un 13%).

 Mineral de Monacita

La energía nuclear es una de las pocas soluciones a nuestro alcance para reducir la dependencia de los combustibles fósiles, aunque no está exenta de problemas. El elemento 90 de la tabla periódica, el torio, podría suponer una solución para muchos de esos problemas.

 El torio es un elemento radiactivo que se extrae de la monacita y es tres veces más abundante que el uranio. Las reservas reales de torio son poco conocidas ya que al no tener hasta ahora una gran demanda comercial, apenas se ha invertido en búsqueda y explotación. La última estimación realizada en septiembre de 2009 se muestra en el siguiente gráfico. Cómo ven, todos ellos son países relativamente estables y amistosos.




Reservas probadas de Torio por países, a 80 US$/ kg

   El oxido de torio tiene mayor conductividad térmica que el oxido de uranio y su temperatura de fusión es de 3.300 ºC frente a 2.800ºC, lo que lo hace ideal para el uso en un reactor nuclear. Un reactor de combustible MOX (mezcla de plutonio y torio o de uranio enriquecido y torio) tiene un rendimiento mucho mayor que un reactor convencional de uranio. En concreto un LFTR (Reactor de Fluoruro de Torio), puede llegar a producir un gigavatio de electricidad con solo una tonelada de torio, mientras que en un reactor de agua presurizada convencional (PWR) se requieren 250 toneladas de uranio para conseguir el mismo resultado. La relación energética general entre uranio y torio es de 1 a 40. ¡Del torio podemos obtener hasta 40 veces más energía que del uranio! Y a eso hay que añadir que, todo el torio que se obtienen en la minería es apto para su uso comercial, frente al 0.71 % del uranio, con lo que la relación final pasa a ser de 1 a 250. De ahí que previsiblemente, con el torio podamos mantener todas las necesidades energéticas mundiales durante siglos, frente a los 100 años del uranio. Hay que tener en cuenta que para conseguir la misma energía que obtenemos de una tonelada de torio necesitaríamos quemar ¡3.500.000 toneladas de carbón!



Torio metálico

 Entre los reactores en proyecto, los más interesantes son los LFTR, cuyo modo de funcionamiento es inherentemente seguro. Su combustible es líquido en el modo normal de operación, por lo que ante una situación de emergencia puede ser fácilmente redireccionado a un lugar más seguro, lejos del núcleo del reactor. Eso permite que pueda ser apagado sin la necesidad de energía extra (fue un problema en Fukushima) o la intervención humana. El combustible de fluoruro no reacciona con el aire o el agua y lo que es más importante, atrapa en sales estables el estroncio y el cesio. Gracias a esto los LFTR soportan altas temperatura a presión ambiente, en contraposición a los reactores de uranio refrigerados por agua a presión.

Pero su principal baza, sin lugar a dudas, es que el torio no es adecuado para fabricar armas nucleares. De las 70.000 cabezas nucleares que existen en el mundo ninguna lleva torio. De hecho su funcionamiento ayuda a disminuir la proliferación nuclear pues los reactores de torio no pueden arrancar por sí mismos, necesitan de la ayuda de plutonio o uranio enriquecido para ello, eliminándolos en el proceso. La reacción es:

Th + U-235 -> U-233 (que se quema en el reactor)

Th + Pu -239 -> U-233 (que se quema en el reactor)

Por ello los podemos considerar consumidores netos de plutonio, con lo que ayudan a reducir el stock de residuos nucleares de doble uso. Los reactores que funcionan con torio producen un 50% menos de residuos nucleares, si lo medimos por volumen o un 70% menos si es por peso. Además se pueden construir reactores de muy pequeño tamaño, algo imposible con el uranio (ver gráfico). Por todo ello se piensa en ellos como la opción ideal para extender el uso de la energía nuclear por todas las naciones.

Política global entorno al torio:

India lleva décadas promoviendo esa opción, aunque todavía no han construido reactores comerciales de gran capacidad. La India con grandes reservas de torio, necesita un método fiable y eficaz para abastecer la economía del segundo país más poblado de la Tierra. De ahí que necesiten al menos 270 GW de electricidad nuclear de aquí al 2050. El único reactor actualmente en funcionamiento es el Kakrapar-1.

China, Rusia, Francia y Estados Unidos están desarrollando la tecnología, mientras que el departamento de energía atómica Indio junto con el británico, han acordado realizar un programa conjunto para desarrollar cinco proyectos diferentes en torno al potencial energético del torio.

A pesar de todos estos parabienes, los reactores con torio aún no han sido probados a escala comercial. Tan solo existen prototipos a pequeña escala para testarlos. Un reactor LFTR experimental de 10 Mw funcionó durante la década de los sesenta en USA pero con (uranio + plutonio). China también ha anunciado este mismo año, su intención de crear un reactor de torio tipo MSR, pero se desconocen los plazos de ejecución. El motivo de que haya tecnologías maduras para la explotación comercial del uranio y apenas ninguna para el torio, se debe simplemente al origen militar de la investigación nuclear. Pero no existe ningún impedimento técnico que pueda dificultar su desarrollo en el futuro.