Les chercheurs chinois ont une nouvelle méthode pour extraire l'uranium de l'eau de mer deux fois plus cher que les technologies précédentes. Leur succès survient car la Chine a besoin d'uranium pour alimenter son expansion nucléaire sans précédent
La centrale nucléaire de Tianwan sur la côte de la mer Yellow en Chine
Les chercheurs chinois ont développé une technologie extrêmement économe en énergie et à faible coût pour extraire l'uranium de l'eau de mer, une aubaine potentielle aux ambitions de l'énergie nucléaire du pays. La Chine mène actuellement le monde dans la construction de nouvelles centrales nucléaires, et le renforcement de son approvisionnement en uranium aidera ces efforts.
Les océans du monde contiennent environ 4,5 milliards de tonnes d'uranium – plus de 1000 fois à la disposition de l'exploitation minière – mais il est extrêmement dilué. Les efforts expérimentaux antérieurs ont récolté l'uranium de l'eau de mer en l'agréant physiquement avec des éponges artificielles ou un matériau polymère inspiré des schémas de vaisseaux sanguins, ou par la méthode électrochimique plus efficace et plus coûteuse de piégeage des atomes d'uranium avec des champs électriques.
Shuangyin Wang à l'Université du Hunan en Chine et ses collègues ont développé une technique électrochimique améliorée qui est moins chère et nécessite moins d'énergie que toute autre pour une utilisation avec l'eau de mer. Contrairement aux systèmes électrochimiques typiques, qui tirent uniquement les atomes d'uranium de l'eau à l'électrode positive, leur appareil contient deux électrodes de cuivre, une positive et une négative, qui peuvent à la fois rassembler l'uranium.
Cette approche a pu extraire 100% des atomes d'uranium d'une solution salée en forme d'eau de mer en 40 minutes. En comparaison, certaines méthodes d'adsorption physique extraient moins de 10% de l'uranium disponible.
Le système est «très innovant» et «un pas en avant significatif par rapport à… les méthodes d'extraction d'uranium existantes», explique Shengqian MA à l'Université du Nord du Texas, qui n'a pas été impliquée dans la nouvelle recherche.
Lorsqu'il a été testé avec de petites quantités d'eau de mer naturelle – environ 1 litre qui traverse le système à tout moment – la nouvelle méthode a pu extraire 100% d'uranium de l'eau de mer de Chine orientale et 85% de l'eau de mer de Chine méridionale. Dans ce dernier cas, les chercheurs ont également obtenu une extraction à 100% avec des électrodes plus grandes.
Les expériences ont également montré que l'énergie requise était supérieure à 1 000 fois moins que les autres méthodes électrochimiques. L'ensemble du processus a coûté environ 83 $ par kilogramme d'uranium extrait. Cela est deux fois plus bon marché que les méthodes d'adsorption physique, qui coûtent environ 205 $ par kilogramme, et quatre fois aussi bon marché que les méthodes électrochimiques précédentes, qui coûtent 360 $ par kilogramme.
La mise à l'échelle de la taille et du volume des nouveaux appareils – ainsi que de les empiler ou de les connecter ensemble – pourrait conduire à «l'industrialisation de l'extraction d'uranium à partir de l'eau de mer à l'avenir», ont écrit les chercheurs. Étant donné un test de 58 heures dans 100 litres d'eau de mer, leur plus grand réseau expérimental a extrait plus de 90% de l'uranium disponible.
L'une des manifestations précédentes les plus réussies de récolte de l'uranium de l'eau de mer est survenue dans les années 1990, lorsque l'Agence japonaise de l'énergie atomique a extrait un kilogramme de l'élément de l'océan à l'aide d'une méthode d'adsorption physique. Cela a connu une étape importante qui a inspiré des chercheurs universitaires et de l'industrie chinois depuis.
En 2019, une société nucléaire chinoise appartenant à l'État s'est associée à des instituts de recherche pour former la Seawater Uranium Extraction Technology Innovation Alliance. Cette organisation vise à construire une usine de démonstration d'ici 2035 et à réaliser une production industrielle en cours d'ici 2050, selon le Post du matin du sud de la Chine.
«Du point de vue de l'ingénierie, il reste encore un long chemin à parcourir avant de mettre en œuvre cette méthode et toute méthode électrochimique pour l'extraction d'uranium à grande échelle à partir de l'eau de mer», explique Ma.
La moitié des projets de réacteurs nucléaires actuellement en construction se trouvent en Chine. Le pays est sur la bonne voie pour dépasser les États-Unis et l'Union européenne dans le total de la capacité nucléaire installée d'ici 2030, selon l'Agence internationale de l'énergie.
Mais l'industrie nucléaire chinoise importe également la majeure partie de l'uranium qu'elle utilise. Ainsi, tout ce qu'il peut extraire économiquement de l'eau de mer sera plus que bienvenu.
