Modelización geoquímica de los sistemas (Pb, Sr, Ba)SO4-H2O y (Ra,Sr,Ba)SO4-H2O. Implicaciones en el atrapamiento de (Pb2+)aq y (Ra2+)aq por la solución sólida (Sr,Ba)SO4

Abstract

La investigación recogida en esta tesis doctoral se enmarca dentro del proyecto IMMORAD, cuyo objetivo es realizar investigación básica acerca de la inmovilización de radionucleidos de vida larga mediante su interacción con fases minerales secundarias. En este trabajo, se sintetizaron sólidos de barita, celestina y tres miembros intermedios de la solución sólida formada entre ambos, comparándose su capacidad de eliminar plomo mediante su interacción con soluciones enriquecidas en el mismo. La cantidad de plomo acuoso decrece más rápidamente empleando sólidos intermedios ricos en estroncio, donde se llega a eliminar el 73% del plomo inicial tras un mes de interacción. Los sólidos puros eliminan un 23%. Aunque a largo plazo la celestina es más eficaz, su cinética de eliminación en más lenta que la de los sólidos con composiciones (Sr,Ba)SO4. El estudio experimental del sistema ternario (Ba,Sr,Pb)SO4 nos ha permitido desarrollar un modelo termodinámico para soluciones sólidas multicomponentes no ideales que aplicado en PHREEQC permite conocer el punto final de equilibrio al que tiende el sistema. Para intergrar el sistema ternario no ideal las soluciones sólidas binarias subregulares se tratan combinando dos o tres modelos regulares divididos por rangos composicionales y despreciando las interacciones ternarias. Este algoritmo (AQ-TSS) ha sido validado para soluciones sólidas binarias y comparado con resultados de modelizaciones realizadas por otros autores para el sistema (Ba,Ra)SO4. La aplicación de este modelo al sistema (Ba,Sr,Ra)SO4 revela un incremento de la capacidad de atrapamiento de radio dos órdenes de magnitud mayor empleando sólidos de composición intermedia en lugar de barita pura. Las limitaciones de las técnicas disponibles para conocer la superficie de los sólidos reactantes ha motivado el desarrollo de un nuevo procedimiento calorimétrico que permite determinar la cantidad de área del sólido que entra en contacto con el medio acuoso a partir de su calor de humectación o mojadura. El método ha producido buenos resultados y puede ser aplicado en cualquier tipo de mineral poco soluble.