De l’uranium dans l’eau de mer ?

uraniumLa production mondiale d’énergie nucléaire devrait être amenée à augmenter mais, pour cela, encore faut-il disposer d’assez d’uranium. Une solution possible serait d’extraire cet élément de l’eau de mer.

On estime qu’il existe environ 20 millions de tonnes d’or en suspension dans l’eau de l’océan mondial. Cela fait environ 13 milliardièmes de gramme d’or par litre d’eau de mer. Le prix Nobel de chimie Fritz Haber pensait toutefois que cette concentration était bien plus importante. Ainsi, juste après la première guerre mondiale, il avait entrepris de trouver le moyen d’extraire ce métal précieux afin de payer les sommes colossales demandées à l’Allemagne en réparation du conflit qu’elle avait déclenché.

Malheureusement, comme il finit par s’en rendre compte quelques années plus tard, Haber avait fait une erreur d’un facteur 1.000. Du coup, sa méthode d’extraction par centrifugation devenait bien trop gourmande en énergie et son coût ne permettait pas de la faire devenir rentable. Cependant, l’idée est restée. Elle a fait l’objet d’autres travaux et, surtout, a inspiré la recherche portant sur les méthodes d’extraction d’autres éléments chimiques, ceux dont les ressources sous forme de minerais terrestres sont problématiques.

En effet, l’un des défis futurs sera le suivant : pour limiter le réchauffement climatique, l’industrie mondiale devra être rapidement décarbonée, mais certains experts, comme James Hansen et Jean-Marc Jancovici, doutent fortement que cela soit possible dans les temps sans une phase de transition utilisant massivement l’énergie nucléaire en appoint à la montée des énergies renouvelables. Alors, forcément, les travaux menés par des chercheurs de l’université Stanford (États-Unis) concernant l’extraction de l’uranium contenu dans l’eau des océans retiennent quelque peu l’attention.

La chimiste Chong Liu examinant une électrode en carbone couverte d'amidoxime dans le cadre d'une recherche visant à améliorer l'extraction de l'uranium de l'eau de mer. © L. A. Cicero

Capturer les ions uranyles grâce à l’électrochimie

L’extraction de l’uranium contenu dans l’eau des océans est un domaine de recherche très actif dans le monde depuis quelque temps (l’idée est notamment explorée par la Chine, le Japon et les États-Unis). Il faut dire que les réserves en uranium sur les continents ne devraient durer qu’un siècle tout au plus ; celles-ci sont estimées à 7,6 millions de tonnes dans les dépôts de minerais connus. Quant aux océans, avec environ 3 milligrammes par mètre cube, ils contiendraient quelque 4,5 milliards d’uranium. Toutefois, comme dans le cas de l’or avec Fritz Haber, pour qu’un processus d’extraction d’uranium voit le jour, encore faut-il qu’il soit suffisamment peu coûteux et, surtout, qu’il permette de produire bien plus d’énergie qu’il n’en consomme.

Dans le cas présent, les chercheurs (parmi lesquels se trouve rien de moins que le prix Nobel de physique Steven Chu) ont expérimenté une méthode électrochimique pour capturer les ions uranyles (UO22+) dans l’eau de mer ; les ions uranyles sont la forme la plus commune des atomes d’uranium en solution. L’objectif était de faire s’adsorber ces ions sur une anode en fibre de carbone recouverte d’un film d’un polymère d’amidoxime, un composé déjà utilisé pour extraire les ions uranyles.

Une adsorption plus rapide et plus d’uranium

L’avantage de cette méthode, avec action d’un courant électrique, c’est qu’elle est plus efficace. En effet, sans ce courant électrique, les autres ions à base de sodium et de calcium – qui sont présents en plus grand nombre dans l’eau de mer – se fixent beaucoup plus rapidement à la surface de l’amidoxime et, pour ne rien arranger, ces ions fixés repoussent électrostatiquement les ions UO22+.

Grâce aux impulsions de courant utilisées, les ions uranyles se fixent préférentiellement. De plus, ils forment en réalité un dépôt de UO2 neutre. Au final, l’adsorption est plus rapide, la quantité d’uranium extraite est plus importante et l’on peut réutiliser l’amidoxime un plus grand nombre de fois. Beaucoup de travail reste encore à faire pour savoir si cette découverte peut vraiment ouvrir la porte à des applications industrielles.

Source : Futura Sciences (Laurent Sacco)

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