Les océans recèlent une ressource insoupçonnée d’uranium, élément clé de la production d’énergie nucléaire. Des chercheurs ont mis au point une méthode innovante pour extraire cet uranium de manière plus efficace et durable.
Les océans couvrent la majeure partie de la surface terrestre et abritent une incroyable diversité de formes de vie. Ils sont également le siège d’une population diluée d’ions d’uranium. Si nous parvenons à extraire ces ions de l’eau, ils pourraient constituer une source d’énergie durable pour la production d’énergie nucléaire.
Des chercheurs ont récemment développé un matériau permettant d’extraire l’uranium de l’eau de mer de manière plus efficace que les méthodes existantes, selon une publication dans ACS Central Science.
Le défi de l’extraction d’uranium
Les réacteurs nucléaires libèrent l’énergie naturellement stockée à l’intérieur des atomes et la transforment en chaleur et en électricité par fission. L’uranium est l’élément privilégié pour ce processus, car toutes ses formes sont instables et radioactives, ce qui facilite la fission. Actuellement, ce métal est extrait des roches, mais les gisements d’uranium sont limités.
L’Agence de l’énergie nucléaire estime cependant que 4,5 milliards de tonnes d’uranium sont présentes dans nos océans sous forme d’ions uranyle dissous. Cette réserve est plus de 1 000 fois supérieure à celle des terres émergées. L’extraction de ces ions s’est avérée difficile, car les matériaux utilisés n’ont pas une surface suffisante pour piéger efficacement les ions.
Une nouvelle méthode d’extraction
Rui Zhao, Guangshan Zhu et leurs collègues ont cherché à développer un matériau d’électrode doté de nombreuses cavités microscopiques pour capturer les ions d’uranium dans l’eau de mer. Ils ont commencé par utiliser un tissu flexible tissé à partir de fibres de carbone. Ils ont ensuite recouvert le tissu de deux monomères spécialisés qui ont été polymérisés.
Enfin, ils ont traité le tissu avec du chlorhydrate d’hydroxylamine pour ajouter des groupes amidoxime aux polymères. La structure poreuse naturelle du tissu a créé de nombreuses poches permettant à l’amidoxime de se loger et de piéger facilement les ions uranyle.
Dans leurs expériences, les chercheurs ont placé le tissu revêtu en tant que cathode dans de l’eau de mer naturelle ou enrichie en uranium, ajouté une anode en graphite et fait circuler un courant cyclique entre les électrodes. Au fil du temps, des précipités jaunes à base d’uranium se sont accumulés sur le tissu de la cathode.
Des résultats encourageants
Dans les tests réalisés avec de l’eau de mer prélevée dans la mer de Bohai, les électrodes ont extrait 12,6 milligrammes d’uranium par gramme d’eau en 24 jours. La capacité du matériau revêtu était supérieure à celle de la plupart des autres matériaux testés par l’équipe.
Par ailleurs, l’utilisation de l’électrochimie pour piéger les ions était environ trois fois plus rapide que leur accumulation naturelle sur les tissus. Les chercheurs estiment que cette méthode offre un moyen efficace de capturer l’uranium dans l’eau de mer, ce qui pourrait ouvrir la voie à de nouvelles sources d’énergie nucléaire.
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En synthèse
La nouvelle méthode d’extraction d’uranium à partir de l’eau de mer développée par les chercheurs pourrait constituer une avancée majeure dans la production d’énergie nucléaire durable. Les résultats obtenus sont prometteurs et pourraient ouvrir la voie à l’exploitation des océans comme fournisseurs d’énergie nucléaire.
Pour une meilleure compréhension
Quelle est la nouvelle méthode d’extraction d’uranium ?
La nouvelle méthode consiste à utiliser un matériau d’électrode doté de nombreuses cavités microscopiques pour capturer les ions d’uranium dans l’eau de mer.
Pourquoi est-il important d’extraire l’uranium de l’eau de mer ?
Extraire l’uranium de l’eau de mer pourrait constituer une source d’énergie durable pour la production d’énergie nucléaire, car les réserves d’uranium dans les océans sont bien plus importantes que celles des terres émergées.
Quels sont les avantages de cette méthode par rapport aux méthodes existantes ?
La nouvelle méthode est plus efficace et rapide que les méthodes existantes pour extraire l’uranium de l’eau de mer, et le matériau utilisé a une capacité supérieure à celle de la plupart des autres matériaux testés.
Quels sont les résultats obtenus avec cette méthode ?
Dans les tests réalisés, les électrodes ont extrait 12,6 milligrammes d’uranium par gramme d’eau en 24 jours, et l’utilisation de l’électrochimie pour piéger les ions était environ trois fois plus rapide que leur accumulation naturelle sur les tissus.
Quelles sont les implications de cette recherche pour l’avenir de l’énergie nucléaire ?
Cette recherche pourrait ouvrir la voie à l’exploitation des océans comme fournisseurs d’énergie nucléaire et contribuer à la production d’énergie nucléaire durable.
Références
Légende illustration principale : Ce nouveau tissu enduit a accumulé efficacement l’uranium (en jaune) sur sa surface à partir de l’eau de mer enrichie en uranium. Crédit : Adapted from ACS Central Science, 2023
Zhao, R., Zhu, G., et al. (2021). Electrochemical Extraction of Uranium from Seawater Using Amidoxime-Functionalized Carbon Cloth Electrodes. https://doi.org/10.1021/acscentsci.1c01134
