La majeure partie de la surface de la Terre est recouverte d’océans, qui abritent toutes sortes de vie. Il est intéressant de noter que ces immenses étendues d’eau contiennent également des distributions diluées d’ions uranium. L’extraction de ces ions pourrait potentiellement fournir une source de combustible renouvelable pour la production d’énergie nucléaire. Une nouvelle étude d'ACSCentralScience présente un nouveau matériau conçu spécifiquement pour l'extraction électrochimique. Cette technologie innovante capture les ions uranium insaisissables dans l’eau de mer plus efficacement que les techniques précédentes.
Les réacteurs nucléaires libèrent l’énergie naturellement stockée dans les atomes et la convertissent en chaleur et en électricité en brisant littéralement les atomes – un processus appelé fission. L'uranium est l'élément le plus populaire dans ce processus car il est instable et radioactif sous toutes ses formes et peut facilement se briser.
Actuellement, le métal est extrait des roches, mais les réserves de minerai d'uranium sont limitées. Or, l’Agence pour l’énergie nucléaire estime que 4,5 milliards de tonnes d’uranium flottent dans nos océans sous forme d’ions uranyle dissous. Cette réserve est plus de 1 000 fois supérieure à celle terrestre. Mais l’extraction de ces ions s’est avérée difficile car le matériau d’extraction n’a pas suffisamment de surface pour piéger efficacement les ions. Par conséquent, Rui Zhao, Guangshan Zhu et leurs collègues de l’École de chimie de la Northeast Normal University ont voulu développer un matériau d’électrode doté d’un grand nombre de coins et recoins microscopiques pour la capture électrochimique des ions uranium dans l’eau de mer.
Pour créer les électrodes, l’équipe a d’abord utilisé un tissu flexible tissé à partir de fibre de carbone. Ils ont enduit le tissu de deux monomères spéciaux puis les ont polymérisés. Ensuite, ils ont traité le tissu avec du chlorhydrate d’hydroxylamine, en ajoutant des groupes d’oxime d’amidine au polymère. La structure poreuse naturelle du tissu crée de nombreuses petites poches dans lesquelles l’oxime d’amidine peut se nicher, piégeant facilement les ions uranium.
Dans l'expérience, les chercheurs ont placé le tissu enduit comme cathode dans de l'eau de mer naturelle ou de l'eau de mer additionnée d'uranium, couplé à une anode en graphite, et ont fait circuler un courant entre les électrodes. Au fil du temps, des précipités jaune vif à base d’uranium se sont accumulés sur le tissu cathodique.
Lors de tests utilisant de l'eau de mer collectée dans la mer de Bohai, 12,6 mg d'uranium ont été extraits en 24 jours par gramme de matière active enrobée. Les capacités d'extraction du matériau enrobé étaient supérieures à celles de la plupart des autres matériaux d'extraction d'uranium testés par l'équipe. De plus, l’utilisation de méthodes électrochimiques pour piéger les ions est environ trois fois plus rapide que de permettre aux ions de s’accumuler naturellement sur le tissu. Les chercheurs affirment que ces travaux fournissent un moyen efficace de capturer l'uranium de l'eau de mer, ce qui pourrait faire de l'océan une nouvelle source de combustible nucléaire.
Source compilée : ScitechDaily