Une équipe de chercheurs de Sandia, Les laboratoires nationaux Lawrence Berkeley et Pacific Northwest ont testé un minéral « semblable à une éponge » qui peut « absorber » l'uranium dans une ancienne usine de concentration d'uranium près de Rifle, Colorado.

Les chercheurs ont découvert que le minéral, apatite calcique, absorbe et fixe l'uranium de la nappe phréatique, le réduisant de plus de dix mille fois.

"La technologie de l'apatite a réussi à réduire la concentration d'uranium, vanadium et molybdène dans les eaux souterraines du site Rifle, " a déclaré Mark Rigali, le géochimiste Sandia à la tête du projet. "De plus, les niveaux d'uranium sont restés inférieurs à la concentration cible du ministère de l'Énergie pendant plus de trois ans. »

Le site de l'usine contaminée près de Rifle est à environ 180 milles à l'ouest de Denver. Depuis 2002, le bureau de gestion du patrimoine du DOE a utilisé le site pour tester une variété de différentes technologies de dépollution de l'uranium.

Toutes les formes d'uranium sont radioactives, et il est toxique lorsqu'il est ingéré. Molybdène et vanadium, d'autre part, sont bénéfiques à très, niveaux très bas, mais sont toxiques à des concentrations élevées. Alors que le site de test du fusil est éloigné, il existe des milliers de sites dans le monde qui sont contaminés de la même manière par des éléments radioactifs et des métaux lourds qui menacent les eaux souterraines, eau de surface et approvisionnements alimentaires.

L'apatite de calcium est un minéral couramment utilisé dans les engrais et est également un composant majeur des os et des dents. Les chercheurs ont formé une "éponge" dans le sol en injectant deux produits chimiques peu coûteux et non toxiques, citrate de calcium et phosphate de sodium, dans un puits spécialement conçu pour l'injection de solutions souterraines à l'ancienne usine de concentration d'uranium.

Une fois en terre, les bactéries du sol utiles ont mangé le citrate de calcium et excrété le calcium sous une forme qui lui permet de réagir rapidement avec le phosphate de sodium pour former de l'apatite de calcium, qui enrobait le sable et les particules de sol sous terre, formant l'éponge. L'éponge d'apatite capte les contaminants, comme l'uranium, au fur et à mesure qu'il se forme sur le sol des particules autour du puits d'injection, et ensuite, lorsque l'eau souterraine s'écoule à travers l'éponge rugueuse. Une fois formé, l'apatite est incroyablement stable, et peut retenir les contaminants capturés pendant des millénaires.

S'imprégner de la moitié du tableau périodique

« L'approche à base d'apatite pour la dépollution de l'uranium a été de loin la plus efficace et la plus durable sans aucun effet secondaire négatif important, " a déclaré Ken Williams, le programme d'assainissement de l'environnement et de gestion des ressources en eau à Lawrence Berkeley. "C'est fondamentalement une situation gagnant-gagnant. La première victoire est la facilité d'utilisation avec une seule injection nécessaire. La prochaine victoire est l'élimination de l'uranium à des niveaux incroyablement bas. La troisième victoire est l'absence de conséquences délétères importantes."

Williams teste différentes techniques de dépollution de l'uranium sur le site de Rifle depuis plus d'une décennie, puisqu'il était étudiant diplômé. En tant qu'étudiant, il a été impliqué dans un projet sur le site où ils ont nourri des bactéries du sol avec du vinaigre pour remédier à l'uranium qui a eu des effets secondaires malheureux.

La technologie d'assainissement de l'apatite a été inventée par l'ancien ingénieur chimiste de Sandia, Robert Moore. Il a été utilisé sur le site de Hanford du DOE dans le sud-est de l'État de Washington pour protéger le fleuve Columbia du strontium-90, un autre isotope radioactif.

Les géologues savent que l'apatite peut capturer des éléments de plus de la moitié du tableau périodique des éléments, Rigali a dit, mais l'équipe a mené des tests initiaux en laboratoire pour confirmer que l'apatite se lierait à l'uranium dissous. Ces tests ont été menés par Jim Szecsody, un géochimiste au Pacific Northwest National Laboratory.

En plus de réduire de plus de dix mille la quantité d'uranium dans les eaux souterraines, Williams et Rigali ont découvert que l'apatite réduisait la quantité de vanadium de plus de cent fois. Le vanadium est un autre contaminant laissé par le broyage de l'uranium, avec le molybdène, sélénium et arsenic. De bon augure, la technologie d'assainissement à base d'apatite capture également ces autres produits chimiques toxiques, ils ont dit.

L'avenir de la dépollution de l'apatite

La modélisation informatique réalisée par le géoscientifique de Sandia, Pat Brady, suggère que l'uranium restera contenu dans le minéral d'apatite pendant des dizaines de milliers d'années, peut-être plus longtemps que la plaine inondable du site de l'usine restera à son emplacement actuel adjacent au fleuve Colorado. dit Rigali.

Williams continuera à mesurer la quantité de contaminants dans les eaux souterraines en aval de l'éponge d'apatite chaque mois jusqu'à ce que l'éponge soit « pleine ». Cela permettra à l'équipe de recherche d'apprendre combien d'uranium et d'autres contaminants l'apatite peut contenir, et quand l'éponge aurait besoin d'être "rafraichie" avec plus d'apatite, il a dit.

La technologie de l'apatite est envisagée pour une utilisation dans plusieurs autres sites contaminés, à la fois géré par le gouvernement fédéral et privé, dit Rigali. Le fait qu'il puisse être « réglé » pour capturer différents contaminants préoccupants, notamment le plomb et l'arsenic, augmente également l'applicabilité potentielle de l'assainissement de l'apatite.

"La famille des minéraux de l'apatite est très vaste, " Il a ajouté. " Et ils ont tous des capacités variables pour capturer et stocker les contaminants. Vous pouvez littéralement ajuster la structure de l'apatite pour s'attaquer à des contaminants spécifiques préoccupants."

Apatite de cuivre, par exemple, est une excellente éponge pour l'arsenic.

"Ce fut l'un des projets les plus gratifiants sur lesquels j'ai pu travailler chez Sandia, " Rigali a déclaré. "C'est formidable d'avoir ce type d'opportunités parce que vous avez l'impression de faire quelque chose qui résout un problème et fait une différence. Je sais que cette technologie pourrait être utilisée sur des dizaines de sites pour la dépollution de l'uranium."