Déchets nucléaires. Illustration: shutterstock
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Des chercheurs de l’Université hébraïque de Jérusalem ont mis au point une substance capable de lier l’isotope radioactif césium 137 dans l’eau et de le purifier. Cet isotope toxique est apparu après l’explosion nucléaire de Tchernobyl et la catastrophe de Fukushima. Le nouveau matériel est efficace, facile à préparer et ne nécessite pas beaucoup d’investissement financier.

L’un des problèmes majeurs des matières radioactives est la pollution du sol et de l’eau par des déchets radioactifs. Ces déchets émettent des radiations dangereuses même en quantités minimes, et leur traitement est compliqué et coûteux. L’un des sous-produits de la fission nucléaire de l’uranium est l’isotope radioactif Césium 137, dont les propriétés sont très similaires à celles du potassium, avec une demi-vie d’environ 30 ans. Le césium 134 peut être absorbé par les os et les muscles et il est apparu autour de la ville japonaise de Fukushima après la catastrophe nucléaire de 2011 et a été rejeté dans l’atmosphère lors de l’explosion nucléaire de Tchernobyl en Ukraine, où cet isotope a pénétré dans l’herbe que les vaches ont mangé et la contamination radioactive s’est accumulée dans leur lait.

En fait, seulement la moitié des matériaux se décomposeront au bout de 30 ans et resteront un polluant dangereux émettant des radiations pendant des décennies. En outre, les sels de césium, tels que les sels de sodium et de potassium, sont très solubles dans l’eau et ne tendent pas à réagir avec de nombreuses substances, ce qui rend difficile la purification de l’eau de la contamination par le césium. Bien que certains réacteurs chimiques puissent lier les sels de césium de solutions aqueuses , ils sont coûteux et leur utilisation est limitée.

La recherche a été effectuée par le doctorant Raval Bengiat dans le laboratoire du professeur Yossi Almog en collaboration avec le professeur Danny Mandler de l’Institut de chimie de l’Université hébraïque et sera publiée dans la revue Chemistry a European Journal au cours des prochains mois. Les chercheurs ont pu développer un nouveau matériau capable de lier les ions de césium à l’eau et de les enfoncer dans un complexe insoluble et stable. Les résultats de l’étude montrent que le nouveau matériau peut être mélangé à de l’eau contaminée au césium, filtré du sédiment contenant l’infection et ainsi purifié.

Et à l’explication scientifique: les matériaux organiques liant ces métaux s’appellent des « ligands ». Le ligand développé comprend une sorte de « cage » de groupes oxygène dont la taille est spécifique à la colonne de césium. Cela conduit à une capture sélective du césium à partir d’une solution contenant différents ions qui ne conviennent pas à cette cage. Parce que dans les sources d’eau naturelles, il existe de nombreux types d’ions, que l’on peut retrouver dans un tri beaucoup plus élevé en césium, la sélectivité est importante pour permettre une capture spécifique du césium sans utiliser de très grandes quantités de matière et modifier la composition de l’eau.

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Une autre caractéristique importante d’une substance censée éliminer les déchets radioactifs est la résistance aux rayons gamma. On constate que le ligand et le complexe sont effectivement résistants aux radiations, assurant la stabilité des sédiments après la capture du césium. En utilisant le matériau, les déchets de césium peuvent être éliminés de l’eau relativement facilement, ce qui permet de traiter efficacement la pollution de l’eau causée par des dysfonctionnements des réacteurs nucléaires.

Le professeur Almog, de l’Université hébraïque, a décrit le matériau découvert: « Depuis une décennie, nous étudions un groupe de substances appelées » vasars « car elles ressemblent à un vase en latin capable de lier différents ions et sels. Leur potentiel dans le domaine de la chimie analytique. La molécule de l’un des Varsennes, appelée Aloxan Tray, comprenait un ensemble spatial inconnu de six groupes carbonaux qui, selon leur localisation dans l’espace, correspondraient exactement à la liaison des ions césium.  »

Le professeur Almog explique: « En effet, le plateau Aloxan a réagi avec les ions césium dans des solutions aqueuses et a formé un complexe insoluble qui a été siphonné de la solution et peut être facilement séparé. En plus du succès de la sédimentation des ions césium, le nouveau composé présente un avantage considérable: la facilité de préparation. Plus élevé que les matériaux disponibles et peu coûteux. «