Depuis les années 1960, les chercheurs se tournent vers un endroit improbable pour récolter de l’uranium : l’océan. Aujourd’hui, une équipe dirigée par l’Australie a fait un pas de plus vers la perspective de récolter de l’uranium en mer en utilisant des matériaux bon marché et faciles à fabriquer.
Alors que la planète commence à s’éloigner lentement des sources de carburant à base de carbone, les sources d’énergie alternatives commencent à prendre le dessus. Même si les technologies solaires, éoliennes et hydroélectriques ont tendance à voler la vedette dans ce domaine, l’énergie nucléaire reste un concurrent sérieux. En fait, en 2017, elle représentait environ 10 % de la production mondiale d'énergie et, en 2022, 8 GW de nouvelle énergie nucléaire ont été intégrés au réseau mondial.
La clé de la production d’énergie nucléaire est l’uranium, un élément présent sur terre dans seulement une poignée de pays dont les réserves souterraines continueront de diminuer à mesure que les centrales nucléaires prolifèrent. Cependant, ce n’est pas le cas du ravitaillement sous-marin. On estime que la quantité d'éléments présents dans les océans de la planète est d'environ 4,5 milliards de tonnes, alors que la quantité sur terre n'est que d'environ 6 millions de tonnes. C’est suffisant pour produire de l’électricité dans le monde entier pendant des milliers d’années.
Cependant, récupérer la totalité de l’uranium s’avère délicat car sa concentration dans l’eau de mer est extrêmement faible.
Les scientifiques du laboratoire national d'Oak Ridge ont rapidement réussi à utiliser des fibres dopées avec des groupes chimiques d'amidoxime ayant une affinité pour l'uranium. Les chercheurs de Stanford ont ensuite électrifié les fibres, capturant davantage d'éléments radioactifs. Récemment, le Pacific Northwest National Laboratory a réussi à extraire 5 grammes de yellowcake (une poudre d'uranium) de l'eau de mer à l'aide d'un type spécial de fil acrylique.
Pourtant, ces méthodes ne suffisent pas pour récolter l’uranium à l’échelle industrielle, pourtant nécessaire aux centrales nucléaires du monde entier. Essayer de trouver un matériau capable de capturer l’uranium sans piéger d’autres éléments marins a été un défi.
Pour surmonter ces difficultés, des chercheurs de l'Organisation australienne des sciences et technologies nucléaires (ANSTO), de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud et d'autres collègues se sont tournés vers les hydroxydes doubles en couches (LDH). Ces matériaux relativement faciles à fabriquer sont constitués de couches d’ions chargés positivement et négativement. L’équipe a dopé ces LDH avec divers produits chimiques, notamment du néodyme, du terbium et de l’europium, les a trempés dans de l’eau de mer et a analysé les résultats à l’aide d’une imagerie améliorée grâce à la spectroscopie d’absorption des rayons X.
Les chercheurs ont découvert que lorsque le néodyme était combiné avec la LDH, le composé résultant était capable de capter l’uranium de l’eau de mer ainsi que plus de 10 autres éléments plus abondants. Ceux-ci comprennent le sodium, le calcium, le magnésium et le potassium, et sont environ 400 fois plus abondants que l'uranium. Cette sélectivité, ainsi que le faible coût de production de matériaux dopés à la LDH, contribuent grandement à la possibilité de récolter à grande échelle l'uranium de l'eau de mer, affirment les chercheurs.
"Ces résultats démontrent que l'ingénierie du dopage de la LDH fournit un moyen simple et efficace de contrôler la sélectivité et de produire des adsorbants capables de contester les séparations, telles que l'extraction de l'uranium de l'eau de mer", ont écrit les chercheurs dans l'étude, qui a été publiée en couverture dans la revue Energy Advances.