Kể từ khi phát triển năng lượng hạt nhân, con người đã phải đối mặt với sự cân bằng giữa việc sử dụng loại năng lượng này và các mối đe dọa không chỉ đối với nhân loại mà còn đối với sinh quyển. Chất thải hạt nhân là một chất gây ô nhiễm ở mức độ nghiêm trọng. Các hạt nhân phóng xạ như urani hoặc đồng vị phóng xạ của cesi (Cs-137) hoặc stronti (Sr-90) trong đất và nước có thể được thực vật hấp thụ và tới con người theo chuỗi thức ăn, gây tổn hại tế bào và mô. Ở người, hạt nhân phóng xạ có thể gây ra nhiều vấn đề về sức khỏe, như ung thư xương hoặc bệnh bạch cầu. Nhiều công nghệ được phát triển kể từ vụ tai nạn Chernobyl năm 1986, các nhà khoa học đã chuyển sự chú ý sang những người bạn đồng hành và trợ giúp lâu đời nhất: thực vật. Thực vật là chất tẩy rửa tự nhiên của trái đất. Từ việc tái chế chất thải carbon dioxide đến hấp thụ kim loại nặng từ đất, nhiều chất trong số chúng đã được sử dụng trong nghiên cứu để hiểu khả năng khắc phục tác hại môi trường từ bức xạ của các loài thực vật.
Việc sử dụng thực vật xử lý các chất gây ô nhiễm đã bắt đầu từ nhiều thập kỷ trước. Tuy nhiên, trong số hàng ngàn cây được xem xét, hoa hướng dương Helianthus annuus L đã được khẳng định khả năng trong xử lý bức xạ. Năm 1986, nhà sinh vật học thực vật Ilya Rasking và nhóm nghiên cứu của ông tại Đại học Rutgers đã phát hiện ra rằng việc trồng thủy canh loài hoa hướng dương này sẽ nhanh chóng tích lũy kim loại nặng và hạt nhân phóng xạ. Họ đã tiến hành thí nghiệm với nước nhiễm urani ở Ohio và báo cáo sau 24 giờ, nồng độ urani trong nước giảm xuống 94%.
Những bông hoa lộng lẫy này có những đặc điểm thú vị tạo điều kiện thuận lợi cho tính năng làm sạch hạt nhân phóng xạ. Chúng phát triển nhanh và mạnh ở hầu hết mọi nơi. Chúng cũng tích lũy các nguyên tố phóng xạ với tốc độ cao hơn nhiều so với các loại cây khác. Sau đó, chúng có thể được thu hoạch và xử lý như chất thải hạt nhân. Năm 1994, một nghiên cứu đa quốc gia đã sử dụng thành công hoa hướng dương để làm sạch cả Cs-137 và Sr-90 ra khỏi nước ở Chernobyl, Ukraine. Những cánh đồng hoa hướng dương rộng lớn được trồng ở khu vực bị ảnh hưởng, cách lò phản ứng hạt nhân bị hư hại gần 01 km. Theo công ty Phytotech, xử lý bằng thực vật giúp giảm 10% chi phí so với các phương pháp khác như xử lý hóa học. Loài hoa hướng dương Helianthus annuus L cũng đã được chứng minh là loại bỏ các kim loại độc hại khác như Cu2+, Cd2+, Ni2+, Pb2+ và Zn2+ khỏi dung dịch nước một cách hiệu quả.
Hoa hướng dương mọc lên trong khu vực nhà máy nhà máy điện hạt nhân sẽ được thu thập và xử lý một cách an toàn. Những cây hướng dương ngoài việc như một biểu tượng của tương lai, còn có tác dụng hấp thụ Cs-137 từ đất, được sử dụng trong xử lý môi trường tại Chernobyl, Ukraina.
Hoa hướng dương được các nhà khoa học môi trường gọi là siêu tích lũy, là loại cây có khả năng hấp thụ nồng độ cao các chất độc hại trong mô của chúng, có rất nhiều đặc tính thực tế khiến chúng trở nên lý tưởng cho công việc dọn dẹp rác thải hạt nhân: chúng phát triển nhanh chóng, dễ dàng sinh trưởng. Thậm chí chúng lưu trữ hầu hết sinh khối trong lá và thân cây, do đó chất phóng xạ mà cây hấp thụ có thể được xử lý mà không cần phải đào rễ. Trong khi hầu hết các loài thực vật chỉ đơn giản là hấp thụ chất dinh dưỡng từ đất, thì hoa hướng dương còn tiến xa hơn một bước: phát triển nhanh, cần nhiều chất dinh dưỡng, nhiều chất trong số đó vẫn có hiệu quả ngay cả khi chúng là đồng vị còn sót lại từ hoạt động phóng xạ. Mặc dù có vẻ kỳ lạ và thậm chí hơi bất khả thi, nhưng hoa hướng dương không phân biệt giữa chất phóng xạ và chất khác – đôi khi đồng vị phóng xạ bắt chước chất dinh dưỡng có trong tự nhiên như nguyên tố phóng xạ Cs-137 và Sr-90. Do đó, hoa hướng dương có thể kéo chất đồng vị ra khỏi đất và đi vào thân và lá của chúng, làm sạch đất một cách hiệu quả.
Sau thảm họa hạt nhân Chernobyl vào ngày 26/4/1986, các nhà khoa học đã dùng cây hướng dương và cây cải dầu để khử phóng xạ trong đất nhiễm xạ tại Ukraina. Chất phóng xạ Cs có các tính chất tương tự Ka, một nguyên tố phổ biến trong phân bón hóa học, cần thiết cho quá trình quang hợp. Trong trường hợp lượng Ka trong đất không đủ, cây hướng dương sẽ hấp thu Cs để sinh trưởng. Trong khi đó, Sr tương đương với tính chất hóa học của canxi, cần thiết cho sự tăng trưởng và phát triển cấu trúc của cây.
Thực vật như hoa hướng dương, hạt cải dầu,…hấp thụ Cs-137 và Sr-90 tương tự như các chất dinh dưỡng trong tự nhiên
Hoa hướng dương thành thạo trong việc chuyển các chất gây ô nhiễm từ rễ sang chồi, nghĩa là các chất gây ô nhiễm phóng xạ được hấp thụ tập trung trong sinh khối của cây và chuyển đổi thành các dạng dựa trên carbon. Sinh khối thu hoạch của hoa hướng dương trưởng thành có thể được xử lý thông qua quá trình nhiệt phân, quá trình trong đó carbon hữu cơ trong cây bị đốt cháy, để lại chất thải phóng xạ. Chất thải phóng xạ có thể được chuyển thành thủy tinh bằng phương pháp thủy tinh hóa để cất giữ an toàn dưới lòng đất. Luôn có khả năng thực vật siêu tích lũy bị động vật hoặc chim ăn phải, do đó gây ô nhiễm lan truyền qua chuỗi thức ăn. Đây là lý do tại sao, thông thường, hoa hướng dương sẽ được thu hoạch trước khi chúng bắt đầu mang hạt, vì mục đích là để thu hoạch sinh khối có chứa chất gây ô nhiễm. Sau khi bắt đầu ra hoa và tạo hạt, cây không phát triển nhiều về mặt sinh dưỡng (rễ, thân và lá được gọi là các bộ phận sinh dưỡng của cây), tức là, việc sản xuất mô có thể thu hoạch để lưu trữ chất gây ô nhiễm thấp hơn nhiều.
Hoa hướng dương lâu năm không phổ biến như hướng dương thuần hóa, H. annuus, vì chúng có xu hướng trở nên xâm lấn. Tuy nhiên, trong trường hợp dọn dẹp hạt nhân phóng xạ, khả năng lan rộng nhanh của hoa là ưu điểm. Hoa phát triển tốt nhất trong đất ẩm, có thể làm sạch nguồn cung cấp nước ở những khu vực bị ô nhiễm. Như tờ Times đưa tin, các vùng đất ngập nước trồng hoa hướng dương “từ Ecuador đến Thung lũng sông Hudson đã làm sạch nước ô nhiễm từ các bãi rác, lò mổ, nhà máy rượu táo, nhà máy xử lý nước thải, trang trại cá và bãi đậu xe”. Hoa hướng dương như là phương tiện không xâm lấn, hiệu quả làm sạch hạt nhân phóng xạ. Hoa hướng dương tình cờ là một biểu tượng quốc tế cho việc giải trừ vũ khí hạt nhân.
Từ khóa: Hoa hướng dương; chất thải hạt nhân; bức xạ; hạt nhân phóng xạ;
– CMD&DND –
