IOSIN Instalaţie-Pilot Experimentală pentru Separarea Izotopilor Stabili Uşori (D,¹³C,¹⁵N,¹⁸O) - IZOSTAB

IZOSTAB este o infrastructură integrată de cercetare tehnologică şi inovare ce înglobează instalaţii tehnologice specifice separărilor izotopice, un laborator de sinteză de compuși marcați cu ²H, ¹³C, ¹⁵N și ¹⁸O şi aparatură de înaltă tehnicitate necesară analizei şi diagnozei izotopice. Structura organizatorică a IZOSTAB creează un mediu oportun pentru realizarea lanțului valoric complet: separare izotopică, sinteză de compuși marcați izotopic și aplicații ale tehnologiilor izotopice în domenii de mare actualitate, ca cel biomedical și al materialelor avansate.

Infrastructura IZOSTAB include:

1. Instalații de cercetare şi producere a unor izotopi stabili

1.1. Instalația de cercetare tehnologică şi producere a ¹⁵N prin schimb izotopic

Aceasta este o instalație complexă de cercetare tehnologică și de producție, dezvoltată în INCDTIM, pentru producerea ¹⁵N prin schimb izotopic între acid azotic şi oxizi de azot și este capabilă să producă acid azotic de concentrație izotopică de peste 99% at. ¹⁵N.

1.2. Instalaţia experimentală de separare a ¹³C prin distilarea criogenică a monoxidului de carbon

Aceasta este o instalație modulară alcătuită din trei coloane de separare cu umplutură, dotată cu un circuit extern, care permite experimentarea procesului de separare în diferite condiții pentru separarea izotopilor carbonului. Interconectarea coloanelor de separare și sistemul complex de monitorizare permite realizarea separărilor izotopice în regim de cascadare sau în diferite regimuri de funcționare independentă a coloanelor și este capabilă să separe ¹³C la o concentrație izotopică de 82%.

1.3. Instalația experimentală de separare a ¹³C prin schimb chimic CO₂ – carbamat

Separarea izotopilor carbonului se poate realiza și prin schimb izotopic între o soluție de carbamat şi dioxid de carbon. Instalația de separare care exploatează acest sistem are o coloană de separare din oțel inoxidabil cu umplutură de tip Helipack și este capabilă să separe ¹³C la o concentrație izotopică de peste 8%.

2. Echipamente pentru dezvoltarea aplicațiilor izotopice

Tehnicile analitice bazate pe Spectrometria de Masă pentru Rapoarte Izotopice (Isotopic Ratio Mass Spectrometry, IRMS) şi pe Spectroscopia de Rezonanţă Magnetică Nucleară (SNIF-NMR) sunt utilizate în vederea optimizării şi dezvoltării de metode noi de analiză instrumentală pentru caracterizarea fizico-chimică a unor compuşi de interes.

Principalele echipamente utilizate pentru dezvoltarea aplicațiilor izotopice în cadrul IZOSTAB sunt:

– Spectrometru IRMS Delta V Advantage

– Spectrometru RMN Bruker AVANCE III 500 MHz pentru probe lichide

– Spectrometru RMN Bruker AVANCE III 500 MHz pentru probe solide

– Spectrometru IRMS Isoprime 100

– Analizor izotopic pentru probe lichide DL

3. Laborator de sinteză de compuși marcați izotopic

Activitățile de separare izotopică ale IZOSTAB conduc la compușii: H¹⁵NO₃ – grad de îmbogățire > 99 % at., și ¹³CO (¹³CO₂) – grad de îmbogățire ~ 80 % at. Aceste „materii prime”, sunt utilizate ulterior în calitate de precursori primari în procese complexe și laborioase de marcare izotopică a altor compuși de interes. Laboratorul are dotările necesare optimizării tehnologiilor de sinteză organică/anorganică, dar și echipamentele analitice de control al calității necesare pentru a satisface cerințele utilizatorilor. Pentru a valorifica această experiență acumulată, și avantajul competitiv al accesului la materii prime din resurse locale, preocuparea principală a laboratorului de sinteză de compuși marcați este dezvoltarea tehnologiilor specializate pe servicii de tip custom isotopic labeling – marcare izotopică personalizată.

4. Aparatura auxiliară

4.1. Instalație de producție a azotului lichid StirLIN 1 Compact

4.2. Instalație de producție a azotului lichid StirLIN 1 Economy