L’énergie nucléaire est depuis longtemps considérée comme une source d’énergie de nouvelle génération, et les principaux pays du monde entier rivalisent pour acquérir des technologies de pointe en tirant parti de l’efficacité économique élevée et de la durabilité de l’énergie nucléaire. Cependant, l’uranium, essentiel à la production d’énergie nucléaire, a de graves conséquences à la fois sur les écosystèmes du sol et sur la santé humaine.
Bien qu’il s’agisse d’une matière radioactive clé, l’uranium présente des risques importants pour la santé en raison de sa toxicité chimique pour les reins, les os et les cellules. En conséquence, l’Agence américaine de protection de l’environnement et l’Organisation mondiale de la santé recommandent d’autoriser et de préconiser que les concentrations d’uranium dans les eaux usées soient inférieures à 30 μg/L.
L’Institut coréen de génie civil et de technologie du bâtiment (KICT) a mené des recherches sur un processus d’adsorption basé sur des nanomatériaux pour éliminer efficacement les eaux usées d’uranium extraites du sol contaminé par la radioactivité. Ils ont également proposé son applicabilité pour prévenir les pollutions environnementales secondaires.
Les eaux usées radioactives, sous-produit inévitable de la production d’énergie nucléaire, nécessitent un post-traitement pour minimiser l’impact écologique et les risques associés. Bien que ce processus implique des procédures complexes et des coûts importants, diverses méthodes ont été utilisées pour traiter les eaux usées radioactives provenant des sols contaminés par l’uranium. Ces méthodes comprennent la précipitation chimique, l’évaporation, les techniques électrochimiques, la séparation par membrane et l’adsorption/échange d’ions.
Parmi celles-ci, la précipitation chimique utilisant des agents chimiques injectés est couramment utilisée dans des applications pratiques. Cependant, compte tenu de facteurs tels que la rentabilité, le respect de l’environnement, la praticité et la renouvelabilité, les procédés d’adsorption apparaissent comme particulièrement adaptés au traitement des eaux usées d’uranium.
Le nitrure de bore (BN), un matériau qui a retenu l’attention en tant qu’adsorbant efficace en raison de sa haute résistance mécanique, de sa résistance aux acides et de sa surface importante, est réputé pour ses performances impressionnantes dans le traitement des eaux usées par des processus d’adsorption.
Cependant, aucune recherche sur le traitement réel des eaux usées d’uranium à l’aide de nitrure de bore hexagonal (h-BN) n’a encore été menée, laissant l’applicabilité du nitrure de bore (BN) pour le traitement réel des eaux usées d’uranium comme un facteur inconnu.
L’équipe de recherche du KICT, dirigée par le Dr Rho Hojung, a évalué de manière approfondie les performances d’adsorption des nanomatériaux h-BN pour le traitement des eaux usées d’uranium. Ils ont exploré diverses conditions d’exploitation et environnementales de l’eau, notamment le temps d’exposition, la température, la concentration initiale d’uranium, les ions de fond (tels que NaCl et MgCl2) et l’acide humique (HA).
L’étude suggère que le nitrure de bore (BN) peut être utilisé efficacement pour le traitement des eaux usées d’uranium. De plus, ils ont mené un test de réutilisabilité sur le h-BN, qui adsorbait efficacement l’uranium dissous, démontrant ainsi sa grande réutilisabilité.
De plus, grâce à l’analyse de variables expérimentales telles que la concentration initiale d’uranium, le temps d’exposition, la température, le pH et la présence d’ions de fond ou de matière organique, l’équipe de recherche a mené une « analyse de l’importance des caractéristiques » à l’aide de l’algorithme Random Forest basé sur l’intelligence artificielle. .
En conséquence, ils ont découvert que la température, les cations et la matière organique ont un impact minimal sur les performances d’adsorption, faisant de cette étude la première du genre au monde.
Cette étude devrait contribuer à minimiser les dommages potentiels à l’environnement et à la santé humaine en permettant un traitement plus efficace des sols contaminés par les eaux usées radioactives générées par les centrales nucléaires.
Le Dr Rho a déclaré : « La méthode de précipitation conventionnelle pour purifier les sols contaminés par l’uranium à l’aide d’agents chimiques conduit à une pollution environnementale secondaire.
« L’utilisation de nano-adsorbants de nitrure de bore (BN) pour le traitement de l’uranium garantit une réutilisation élevée sans avoir besoin d’agents chimiques, ce qui en fait une nouvelle méthode d’élimination des déchets nucléaires respectueuse de l’environnement. »
Le travail est publié dans le Journal des Matériaux Dangereux.
Plus d’information:
Byung-Moon Jun et al, Adsorption de l’ion uranyle sur du nitrure de bore hexagonal pour l’assainissement d’un sol réel contaminé par l’U et son interprétation à l’aide d’une forêt aléatoire, Journal des Matériaux Dangereux (2024). DOI : 10.1016/j.jhazmat.2024.134072