Pour la première fois aux États-Unis, Les scientifiques d'Argonne ont utilisé l'impression 3D pour intensifier le recyclage des précurseurs d'un important isotope médical.

Le molybdène-99 (Mo-99) est un isotope médical important utilisé pour aider les radiologues à détecter les maladies cardiaques, carie osseuse et certains types de cancers difficiles à trouver. Des scientifiques du laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie (DOE) ont découvert une nouvelle façon d'en tirer encore plus.

Molybdène enrichi, à partir duquel le Mo-99 peut être fabriqué, est cher, coûte environ 1 $, 000 par gramme. Les producteurs commerciaux manquaient d'un moyen rentable de recycler le matériau enrichi—jusqu'à maintenant. (Notez que le Mo-99 se désintègre en technétium-99m, que les radiologues utilisent ensuite pour développer les produits pharmaceutiques réels utilisés dans les procédures médicales.)

Pour la première fois aux États-Unis, Les scientifiques d'Argonne ont intensifié le recyclage du molybdène enrichi en isotopes, Mo-98 ou 100, à l'échelle de l'ingénierie en utilisant de nouvelles pièces imprimées en 3D. Cette nouvelle approche rend la méthode de recyclage du laboratoire, pionnière en 2015 par le responsable du programme Mo-99 Peter Tkac et d'autres, plus rapide, plus fiable et plus rentable.

Découvrez les avantages de l'impression 3D

Lorsque Tkac et ses collègues ont découvert pour la première fois comment recycler le molybdène enrichi, le processus s'est avéré fastidieux. L'équipe a converti le molybdène enrichi utilisé, avec d'autres produits chimiques, à une solution acide. Ils ont ensuite purifié le molybdène enrichi en plusieurs étapes à l'aide d'entonnoirs et de tubes à essai.

"Notre méthode originale aurait été très difficile à automatiser, " a déclaré Tkac.

Un an plus tard, Tkac a commencé à travailler avec Peter Kozak et d'autres pour automatiser le processus, qui repose sur des produits chimiques corrosifs. L'équipe a remplacé les entonnoirs et les tubes à essai par des contacteurs acryliques imprimés en 3D, qui tournent et séparent les produits chimiques à l'aide de la force centrifuge. Les chercheurs ont déclaré que ces contacteurs sont ce qui rend le recyclage du molybdène enrichi moins cher et plus efficace.

"Nous avons imprimé chaque contacteur en une seule pièce avec des fonctionnalités simplifiées et moins de connexions externes, " a déclaré Kozak. " Cela nous permet de pousser le liquide à travers le système aussi rapidement et de manière fiable que possible. "

Le nouveau procédé a efficacement séparé le molybdène enrichi du potassium et d'autres contaminants, comme décrit dans un article du 26 décembre dans le Journal of Solvent Extraction and Ion Exchange.

Encore, un problème est survenu. L'acide chlorhydrique a corrodé le plastique imprimé en 3D après environ 15 heures de fonctionnement.

"Notre expérience a été couronnée de succès, " a déclaré Kozak. " Mais si vous voulez passer à la pleine production, vous avez besoin de matériel qui survivra beaucoup plus longtemps que cela."

À la recherche de performances PEEK

Kozak et Tkac ont rapidement trouvé un matériau plus durable appelé polyétheréthercétone (PEEK). Le PEEK est un meilleur choix car il résiste aux acides minéraux de la méthode de recyclage et à de nombreux solvants organiques.

Mais le matériel PEEK, l'équipe a trouvé, rétrécit également tel qu'il est imprimé, provoquant le gauchissement du matériau. Pour compenser, Kozak a modifié la vitesse et la température du ventilateur de l'imprimante, ce qui l'a aidé à imprimer des matériaux PEEK plus solides et plus flexibles que le plastique acrylique d'origine. Avec du matériel PEEK, l'équipe a trouvé le meilleur des deux mondes :efficace, rapide, et le recyclage rentable du molybdène enrichi suffisamment solide pour résister aux produits chimiques qui séparent le molybdène des autres matériaux.