Le récent coup d’état au Niger, pays dont la France importe actuellement l’essentiel de l’uranium nécessaire à son parc nucléaire, avait provoqué une certaine inquiétude à Paris. En fait d’autres pays produisant de l’uranium ont fait des offres et le combustible ne devrait manquer.
On apprend aujourd’hui, par un article du site Révolution énergétique, que des chercheurs australiens auraient mis au point une méthode permettant d’extraire de l’uranium de l’eau de mer.
L’eau de mer contient de grandes quantités d’uranium naturel, estimées à 4,5 milliards de tonnes , c’est-à-dire plus de mille fois l’uranium contenu dans les gisements terrestres connus.
Cependant la concentration de l’uranium dans l’eau de mer est particulièrement faible, de l’ordre de 3 microgramme par litre. Par ailleurs de nombreuses autres corps chimiques sont dilués dans l’eau de mer, notamment le sodium, le calcium, le magnésium et le potassium – c’est-à-dire les substances qui font que l’eau est salée. Leur concentration y est de l’ordre de 400 fois supérieure à celle de l’uranium
Il est donc nécessaire de concevoir un système peu coûteux, impliquant de faibles dépenses énergétiques et capable d’extraire avec une très grande sélectivité l’uranium que l’on recherche.
Aujourd’hui des chercheurs australiens annoncent avoir trouvé une bonne méthode pour ce faire. Ils sont membres de l’Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO) et de l’université de Nouvelle-Galles du Sud,. Ils sont associés à des chercheurs américains de l’Illinois Institute of Technology.
Ils ont étudié une classe de matériaux spécifique appelée hydroxyde double lamellaire (HDL, en anglais Layered Double Hydroxides, LDH). Ces composés sont constitués de couches superposées d’ions négatifs et d’ions positifs, comprenant un troisième élément chimique intercalé entre ces couches. La grande mobilité de ces derniers est une propriété d’un grand intérêt pour des applications industrielles et scientifiques.
Les hydroxydes doubles lamellaires (HDLs), connus aussi sous le nom d’argiles anioniques ou composés de type hydrotalcite, sont des composés lamellaires caractérisés par la formule générale [M1−x2+Mx3+(OH)2]x+[An−]x/n·y H2O, où M représente des cations métalliques (généralement divalents et trivalents), A représente un anion intercalé dans la structure lamellaire hydratée. Les anions intercalés A sont faiblement liés et souvent échangeables.
Les HDL se trouvent dans la nature sous forme de minéraux, sous-produits du métabolisme de certaines bactéries, et aussi involontairement, tels que les produits de corrosion des objets métalliques (rouilles vertes) https://fr.wikipedia.org/wiki/Hydroxyde_double_lamellaire
La théorie n’en est encore à ses débuts. Aussi, les chercheurs ont essentiellement mené une étude expérimentale. Ils ont réalisé plusieurs échantillons de HDL à base de magnésium et d’aluminium (dit MgAl), chaque échantillon étant dopé avec des espèces chimiques différentes, dont des terres rares comme le néodyme (Nd), le terbium (Tb) ou l’europium (Eu).
Ils ont ensuite laissé flotter des échantillons de ces différents matériaux dans un récipient d’eau de mer et ont analysé le résultat. Ils ont constaté que le néodyme avait un effet particulièrement significatif, parmi les autres dopants testés, en termes de sélectivité, non seulement par rapport aux éléments les plus abondants cités plus haut (sodium, magnésium, calcium et potassium), mais également par rapport aux autres éléments également présents naturellement dans l’eau de mer, mais moins concentrés, comme l’aluminium, le titane, le fer ou le strontium.
Le mécanisme physique exact qui rend le composé aussi efficace avec le néodyme n’est pas encore élucidé. Il est certain que l’étude évoquée ici apportera un progrès dans leur compréhension. Sans oublier le fait que cette forte sélectivité, combinée avec le fait qu’il s’agit de substances relativement faciles à produire, rend plus probable l’extraction de l’uranium de l’eau de mer à grande échelle, et à un prix compétitif.
Référence
Bedford et al, Enhanced uranium extraction selectivity from seawater using dopant engineered layered double hydroxides, Energy Advances, vol. 2, no. 8, pp. 1067-1226, DOI: 10.1039/d3ya00154g (2023)
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