De wereld houdt haar hart vast: gaat het wel goed met de kerncentrales in Oekraïne? Door de oorlog is de veiligheid in het geding, maar ook in vredestijd levert kernenergie de nodige hoofdbrekens. Heet hangijzer is de opslag van kernafval: het blijft duizenden jaren radioactief, en moet worden opgeslagen in betonnen loodsen of ondergrondse containers.

Desondanks wil het kabinet de bouw van twee nieuwe kerncentrales voorbereiden. Ook in andere landen ligt uitbreiding van kernenergie weer op tafel. ‘Die ontwikkeling willen we voor zijn’, aldus Sander Wezenberg, nanotechnoloog aan de Universiteit Leiden. Hij ontwikkelt een nieuwe manier om radioactief afvalwater te zuiveren, en kreeg daarvoor dit jaar een beurs toegekend. Het onderzoek bevindt zich nog in een vroege fase, maar de eerste proefjes waren veelbelovend.

Grote boosdoener is de stof cesium in het koelwater. Die stof is op zichzelf niet radioactief, maar ontstaat in radioactieve vorm bij het splijten van uranium en belandt vervolgens in het koelwater. ‘Al dat water moet je dan beschouwen als radioactief afval, terwijl het grootste deel helemaal niet radioactief is’, legt Wezenberg uit. ‘We willen het cesium eruit halen, zodat we de rest van het water normaal kunnen lozen.’

Daarvoor ontwikkelt hij een moleculaire schakelaar die dient als minuscule, bestuurbare grijparm. Onder invloed van licht verandert de ruimtelijke structuur daarvan, zodat de arm het cesium kan vastpakken. Schijn je er opnieuw licht op, dan laat hij weer los. De werking daarvan doet denken aan de moleculaire motoren van de Groningse natuurkundige en Nobelprijswinnaar Ben Feringa, bij wie Wezenberg zes jaar lang onderzoek heeft gedaan.

Oorspronkelijk had hij met de grijparm een heel ander doel voor ogen. ‘We wilden het molecuul gebruiken om voedingsstoffen de cel in of uit vervoeren, als een veerboot. Bij sommige ziektes gaat dat niet goed, bijvoorbeeld bij taaislijmziekte. Die zou je hiermee misschien kunnen behandelen.’ Dat liep op niets uit, maar het molecuul bleek na wat aanpassingen wél goed te binden aan cesium.

Met een olieachtige vloeistof kan het in contact met het koelwater worden gebracht. ‘Cesium lost goed op in water, maar de grijparm lost juist goed op in olie. Door die twee te mengen, kun je het cesium verplaatsen naar de olie. Vervolgens kun je de grijparmpjes en het cesium weer van elkaar scheiden. Het koelwater hoef je daarna niet meer te behandelen als radioactief afval.’

De komende jaren zal hij sleutelen aan het molecuul om de werking ervan te verbeteren. Er staan hem wat uitdagingen te wachten, zo blijkt uit mislukte pogingen van andere onderzoekers. ‘Cesium is ongeveer even groot als natrium en kalium, twee niet-radioactieve stoffen die in het koelwater voorkomen. Met simpele moleculen kun je die niet van elkaar scheiden.’ Ook het loslaten van cesium bleek bij eerder onderzoek lastig. ‘We hebben vrij dure en complexe moleculen nodig. Het liefst zou je die zoveel mogelijk hergebruiken.’

Het schakelen van zijn eigen grijparm gaat nog niet helemaal soepel. Bovendien gaat het molecuul daarbij relatief snel kapot. ‘We gebruiken nu uv-licht om het molecuul te besturen. We denken daarom aan schakelaars die met zichtbaar licht werken, die zijn veel langer stabiel omdat dat licht minder schadelijk is.’

Wat als het project toch niets wordt? ‘Het is een goed moment voor nieuwe, heel fundamentele ontwikkelingen. Om het probleem van kernafval op te lossen, moet je toch naar volledig nieuwe methoden kijken. Als genoeg mensen dat doen, komt er hopelijk een methode die geschikt is.’

En mocht kernenergie uit de mode raken, heeft het apparaatje nog meer toepassingen. ‘Je kunt de moleculen ook gebruiken voor bestaand kernafval. Daarnaast zou het met kleine aanpassingen ook geschikt kunnen zijn om andere schadelijke stoffen uit water te halen, bijvoorbeeld fosfaat of arsenaat.’