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L'oxyde de graphène, meilleur décontaminant d'eau radioactive ?

ActualitéClassé sous :chimie , développement durable , Oxyde de graphène

La décontamination d'une eau radioactive est un processus lent et complexe que l'oxyde de graphène pourrait bien venir bousculer. Il semble que ce composé soit capable d'ôter les éléments radioactifs d'une eau contaminée en quelques minutes.

Une formation schisteuse aux États-Unis. La couche de schistes s'enfonce en profondeur, et fait l'objet depuis des années d'une exploitation gazière par fracturation hydraulique. © Dhaluza, cc by sa 3.0

Près de 11.500 tonnes d'eau peu radioactive de la centrale de Fukushima ont été déversées dans l'océan Pacifique. Il s'agissait d'une mesure de sécurité pour protéger les sols et les citadins voisins de la centrale. Le gouvernement assure que le taux de radioactivité était si faible qu'il n'y avait aucun risque pour l'environnement ou la santé. Mais les entreprises Areva et Tepco ont dû par la suite décontaminer près de 250.000 m3 d'eau hautement radioactive de la centrale.

Décontaminer l'eau est un processus complexe et coûteux. Il s'articule en trois étapes. Il faut d'abord filtrer l’eau pour récupérer les particules radioactives en suspension. Ensuite, par réactions chimiques, les éléments radioactifs dissous s'agrègent. Enfin, en faisant bouillir l'eau, on récupère la partie condensée qui, peu radioactive, peut être jetée dans les océans. Le problème de ces procédés est que les réactions chimiques sont souvent lentes, peu efficaces ou nécessitent des composés chimiques en grande quantité.

Une nouvelle méthode pour capter les matières radioactives à partir d'une solution est née. Le flacon de gauche contient des particules microscopiques d'oxyde de graphène en solution. À droite, l'oxyde de graphène est ajouté aux déchets nucléaires simulés. La formation d'agrégats a rapidement eu lieu, facilitant le retrait des éléments toxiques. © Anna Yu Romanchuk, université Lomonosov (Moscou)

Le laboratoire de l'université Rice (Houston, États-Unis), en partenariat avec un laboratoire de chimie de Moscou, pourrait bien avoir trouvé une solution bon marché. Dans le journal Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP), les chimistes montrent que l'oxyde de graphène possède une étonnante capacité à absorber les éléments radioactifs de l'eau contaminée.

La propriété du graphène à retenir des radionucléides n'est pas nouvelle : ce qui l'est en revanche, c'est la découverte de la rapidité à laquelle l'absorption se produit. Les oxydes de graphène se lient rapidement à des radionucléides tant naturels qu'artificiels et les condensent. L'intérêt est que l'oxyde de graphène est très soluble dans l'eau, et la production de masse facilement réalisable.  

L'oxyde de graphène, atout pour la fracturation hydraulique ?  

Déterminer à quel point le processus d'absorption est rapide était l'objectif du laboratoire russe. Les chimistes ont mélangé des oxydes de graphène synthétisés à l'université Rice avec des poubelles nucléaires simulées. Ces dernières contenaient de l'uranium, du plutonium et des substances comme le sodium et le calcium qui pourraient avoir des effets négatifs dans l'absorption. L'oxyde de graphène s'est montré largement plus efficace que la bentonite qu'on utilise normalement comme nettoyant des eaux radioactives. La réaction s'est effectuée en quelques minutes, agglutinant les produits toxiques les plus dangereux. Cette découverte pourrait être utilisée pour le nettoyage des sites contaminés comme celui de Fukushima.

Mais filtrer rapidement les contaminants sur place permettrait en outre d'économiser beaucoup d'argent sur la fracturation hydraulique. En profondeur, des fluides contenant des radionucléides naturels peuvent se former, envahir le réseau de fracturation et rejoindre les puits.

Aux États-Unis, les exigences environnementales ont fait fermer les mines de métaux rares. « La Chine détient le marché, car ils ne sont pas soumis aux mêmes normes environnementales. Donc, si cette technologie offre la possibilité de faire revivre les mines ici, cela pourrait avoir un impact énorme », argumente James M. Tour, l'un des auteurs de l'article et membre du laboratoire de l'université Rice. Peu cher et biodégradable, l'oxyde de graphène se présente comme une solution pour la décontamination rapide des eaux in situ, tant dans les puits de fracturation que dans les centrales endommagées.

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