Pour atteindre les objectifs de réduction des émissions de carbone, il est essentiel de réduire les émissions. L’énergie nucléaire joue un rôle essentiel dans la fourniture d’une électricité fiable et à faible émission de carbone, contribuant ainsi à la neutralité carbone. Cependant, l’industrie nucléaire est confrontée au défi majeur de la gestion des eaux usées contenant de l’uranium, un sous-produit de la production de combustible, de l’exploitation des centrales nucléaires et du démantèlement des installations.
En raison des fortes propriétés de coordination des ions uranyle (UO22+) avec les ligands carbonates, des complexes contenant du carbonate se forment facilement dans les eaux usées, ce qui complique l’enrichissement et l’élimination de l’uranium. Par conséquent, de nouvelles technologies d’extraction de l’uranium sont nécessaires pour remplacer les techniques traditionnelles d’adsorption et de séparation par membrane pour éliminer et récupérer l’uranium des eaux usées contenant de l’uranium contenant du carbonate.
L’extraction d’uranium photo-assistée est une technologie émergente qui utilise des électrons photo-générés pour accélérer la cinétique d’extraction et extraire sélectivement l’uranium des eaux usées contenant du carbonate d’uranium, en évitant les ions coexistants non réducteurs. La photocatalyse traditionnelle repose principalement sur des nano-photocatalyseurs en poudre, qui sont difficiles à séparer du milieu réactionnel, ce qui limite leur application pratique.
Pour résoudre ce problème, une équipe de recherche dirigée par Wenkun Zhu et Tao Chen a étudié les hydrogels comme vecteurs photocatalytiques, en combinant une nouvelle stratégie avec des matériaux thermosensibles intelligents qui changent dynamiquement leur état physique à différentes températures. Cette approche résout la contradiction entre une surface de contact élevée pendant la réaction et une récupération facile par la suite.
L’étude de l’équipe est publié dans le journal Bulletin scientifique.
Les chercheurs ont démontré que l’introduction du matériau thermosensible PNIPAM permet la transition de phase dynamique des microgels γ-FeOOH/KGM(Ga) d’un état dispersé avec une surface spécifique élevée à basse température à un état agrégé stable à haute température. L’hydrogel thermosensible γ-FeOOH/KGM(Ga)/PNIPAM a montré une excellente capacité à éliminer jusqu’à 92,3 % de l’uranium des eaux usées contenant du carbonate. Même dans les eaux usées des mines d’uranium, il a maintenu une efficacité d’élimination de l’uranium supérieure à 90 %.
En utilisant la résonance de spin électronique (ESR) et des expériences de piégeage de radicaux, les chercheurs ont confirmé que l’hydrogel thermosensible γ-FeOOH/KGM(Ga)/PNIPAM capture les ions uranyle dissociés via des groupes fonctionnels riches en oxygène et réduit et immobilise ensuite l’uranium via des espèces réactives telles que e– et ∙O2–.
Cette étude fournit une solution prometteuse pour le développement d’hydrogels photocatalytiques intelligents à haute performance pour le traitement des eaux usées contenant de l’uranium.
Plus d’informations :
Xudong Wu et al, Effet de transition sol-gel basé sur l’hydrogel thermosensible au glucomannane de konjac pour l’extraction d’uranium photo-assistée, Bulletin scientifique (2024). DOI : 10.1016/j.scib.2024.07.005