L’énergie nucléaire pourrait être la clé pour stopper le changement climatique. C’est ce qu’affirment certains scientifiques qui, contrairement aux critères du gouvernement de Pedro Sánchez, déterminés à démanteler le parc nucléaire espagnol avant 2035, soutiennent que l’engagement en faveur de grandes centrales nucléaires et de microréacteurs est le seul qui puisse garantir un approvisionnement énergétique stable, abondant et abordable, au moins jusqu’à ce que la fusion souhaitée arrive. Or, tout dépend d’un minéral comme l’uranium, dont l’extraction est coûteuse et nécessite un processus de concentration, d’enrichissement et de fabrication avant d’être utilisé comme combustible.
Ainsi, pour assurer la continuité de l’industrie nucléaire, il est essentiel de trouver de nouvelles façons d’obtenir de l’uranium au-delà de l’exploitation minière. Tous les regards sont tournés vers les océans, où l’on estime qu’il y aurait 450 millions de tonnes de cette matière radioactive, bien que très diluée, sous forme d’ions uranyle. C’est un chiffre bien supérieur aux 8 millions de tonnes présentes dans les réserves connues, c’est pourquoi les scientifiques du monde entier développent des matériaux et des techniques pour tenter d’extraire l’uranium directement de l’eau de mer.
Une des dernières recherches à ce sujetpublié dans la revue ACS Central Science et signé par une équipe de scientifiques de la Northeast Normal University en Chine, est basé sur une méthode électrochimique qui permettrait d’extraire l’uranium de manière économique et très simple. Selon les calculs des scientifiques, une telle découverte pourrait garantir l’approvisionnement en combustible nucléaire pour le prochain milliard d’années.
tissu souple
Les océans couvrent jusqu’à 70 % de la surface de la Terre et abritent, outre d’innombrables formes de vie, une grande quantité d’ions d’uranium dilués. Pour les obtenir et les concentrer, l’équipe dirigée par Rui Zhao et Guangshan Zhu se concentre sur la fabrication de électrodes avec de nombreux évidements microscopiques que, grâce à des processus électrochimiques, ils seraient capables de capturer cet uranium facilement, rapidement et en toute sécurité.
Pour fabriquer les électrodes, l’équipe de scientifiques a utilisé un tissu flexible composé de fibre de carbone, soumis à diverses modifications chimiques. Dans un premier temps, ils ont enduit le tissu de deux monomères spécialisés (molécules à masse moléculaire réduite) qu’ils ont ensuite induits à polymériser. Ils ont ensuite appliqué du chlorhydrate d’hydroxylamine sur le tissu pour incorporer des groupes amidoxime dans les polymères. La structure naturelle et poreuse du tissu générait de nombreuses cavités microscopiques où l’amidoxime pouvait se loger, capturant efficacement les ions uranyle.
Schéma du fonctionnement du tissu flexible pour capter l’uranium Université Normale du Nord-Est Omicrono
Sur le papier, cette solution devrait fonctionner, mais les chercheurs devaient tester empiriquement son efficacité. Dans les expériences réalisées, l’équipe a utilisé l’eau de mer comme cathode, à la fois normale et avec plus de présence d’uranium. Ils ont ajouté une anode en graphite et ont permis à l’électricité de circuler d’avant en arrière. Au fil du temps, ils ont remarqué qu’ils accumulaient petites particules jaune vif en uranium sur tissu flexible.
Lors de tests effectués avec de l’eau de la mer de Bohai (située à l’extrémité nord de la mer de Chine orientale), ces électrodes Ils ont réussi à extraire 12,6 milligrammes d’uranium pour chaque gramme d’eau après un délai de 24 jours.
L’uranium sous forme de roche et son symbole chimique iStock Omicrono
Selon les résultats, la capacité du tissu à accomplir sa tâche était supérieure à d’autres méthodes testées jusqu’à présent pour extraire l’uranium de la mer, telles que les tapis polymères ou les fibres conductrices. De plus, l’utilisation de cette méthode électrochimique pour piéger les ions uranyle était d’environ trois fois plus rapide que de les laisser s’accumuler naturellement.
Autres matériaux
La publication de l’étude de la Northeast Normal University a coïncidé dans le temps avec un autre des Organisation australienne des sciences et technologies nucléaires (ANSTO), qui a également découvert une méthode simple et efficace pour extraire l’uranium de l’eau de mer.
[El reactor de fusión más grande del mundo ya está operativo: la energía limpia total más cerca]
L’investigation, publié dans la revue Energy Advances, propose l’utilisation d’hydroxydes doubles en couches (LDH), matériaux inorganiques capables d’éliminer les métaux, faciles à fabriquer et modifiables pour améliorer leurs performances. Ses couches ont des charges positives et négatives, donc peut être adapté pour capturer des substances spécifiques, en l’occurrence l’uranium.
« Il y a beaucoup d’uranium dans les océans, plus de mille fois plus que ce que l’on trouve dans le sol, mais il est très dilué, ce qui le rend très difficile à extraire. Le principal problème est que d’autres substances présentes dans l’eau de mer, le sel et les minéraux, comme le fer et le calcium, sont présents en quantités beaucoup plus importantes », explique Jessica Veliscek, auteure principale de l’étude.
Résultats au microscope à balayage des tests d’un nouveau matériau de capture de l’uranium Energy Advances Omicrono
L’ajout de néodyme, un métal des terres rares, a encore amélioré la capacité de la LDH à capturer sélectivement l’uranium par rapport à dix autres éléments couramment présents dans l’eau de mer. Pour vérifier leur efficacité, des techniques telles que la microscopie électronique à transmission par balayage (STEM) ont été utilisées, qui ont montré comment ces matériaux s’améliorent lorsqu’il s’agit de se lier sélectivement à l’uranium grâce à des interactions ioniques de surface.
Il s’agit d’un premier pas non seulement vers l’extraction de l’uranium de l’eau de mer, mais aussi vers éliminer l’uranium présent dans les eaux usées radioactives à proximité des centrales nucléaires. « De plus, ces matériaux sont simples et peu coûteux à fabriquer, ce qui en fait une option rentable pour l’extraction d’uranium à grande échelle », a conclu Veliscek.
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