Le graphène pourrait permettre de réduire de plus de cent fois le coût énergétique de la production d'eau lourde et de la décontamination des centrales nucléaires par rapport aux technologies actuelles, La recherche de l'Université de Manchester indique.

Le nouveau développement pourrait conduire à une réduction des émissions de CO2 associées à la production d'eau lourde jusqu'à un million de tonnes chaque année.

Rédaction dans Nature Communications, une équipe de l'Université de Manchester dirigée par le Dr Marcelo Lozada-Hidalgo a démontré des prototypes entièrement évolutifs de membranes de graphène capables de produire de l'eau lourde.

La recherche montre que les membranes à base de graphène pourraient rendre la production d'eau lourde plus efficace, menant à une énergie nucléaire plus verte et moins chère.

La production d'eau lourde dont l'industrie nucléaire a besoin pour générer de l'énergie propre est un processus coûteux. En raison des propriétés matérielles uniques du graphène, il a le potentiel de séparer efficacement les particules subatomiques, ce qui rend ce processus plus efficace et plus rentable.

La séparation des isotopes de l'hydrogène est une tâche énorme pour la fission nucléaire et les futures centrales à fusion. Des milliers de tonnes de mélanges isotopiques sont traitées chaque année. Encore, produire seulement 1 kg d'eau lourde consomme assez d'énergie pour alimenter un foyer américain moyen pendant une année entière.

Dr Lozada-Hidalgo, Un chercheur de l'Université de Manchester a déclaré :« Il s'agit d'une étape cruciale sur la voie de l'application industrielle de cette technologie révolutionnaire.

"Les gains potentiels sont suffisamment élevés pour justifier son introduction même dans l'industrie nucléaire très conservatrice."

L'année dernière seulement, le même groupe de chercheurs a découvert que le graphène peut efficacement tamiser les isotopes d'hydrogène. Mais les opportunités industrielles de cette découverte n'ont pas été analysées car il n'y avait pas de membranes ou de méthodes de fabrication adaptées à une fabrication évolutive à l'époque.

Maintenant, le groupe de Manchester a développé des prototypes de membranes entièrement évolutifs et a démontré la séparation isotopique dans des études à l'échelle pilote. Ils ont découvert que la haute efficacité de la séparation permettrait une réduction significative de la quantité d'entrée de mélanges d'isotopes bruts à traiter. Cela réduit à la fois les coûts d'investissement et les besoins en énergie.

Ils ont estimé qu'il faudrait plus de cent fois moins d'énergie pour produire de l'eau lourde par rapport aux technologies concurrentes – des économies d'énergie encore plus importantes sont prévues pour la décontamination du tritium.

Monsieur André Geim, a ajouté :« Le tritium rejeté à la fois par les centrales nucléaires et à la suite de catastrophes environnementales est une préoccupation mondiale majeure.

« Nous pensons que cette technologie peut transformer économiquement l'empreinte environnementale des futures centrales nucléaires.