Fukushima : quand le césium s'accroche aux argiles

Après l'accident de Fukushima, des radionucléides ont été dispersés dans l'environnement sous forme d'aérosols avant de se déposer sur les terres agricoles et résidentielles dans un rayon d'une quarantaine de kilomètres autour de la centrale.

Les analyses ont montré que la contamination était principalement concentrée dans les dix premiers centimètres du sol. Plus précisément, le césium 137 s'est fixé préférentiellement et de manière irréversible sur les plus petites particules d'argile (< 2 µm) et agrégats d'argiles (<20 µm) présents dans cette couche superficielle.

La solution la plus évidente pour décontaminer consiste à excaver les terres contaminées. Efficace, certes... mais au prix de millions de mètres cubes de terres à entreposer pendant des décennies. Avec la période radioactive de 30 ans pour le césium 137, l'attente peut être longue !

L'enjeu est donc de trouver de nouveaux procédés économes et compatibles avec l'environnement permettant d'extraire in situ les particules contaminées des terres, notamment les fameux « points chauds ». Il faut aussi concentrer au maximum la radioactivité extraite dans un résidu de faible volume afin de limiter la quantité de déchets générés.

Et la mousse fut

Parmi les nombreuses techniques de remédiation existantes, Anne-Sophie développe une approche originale : utiliser simplement une mousse aqueuse air-eau comme vecteur de décontamination.

Quand on pense mousse, on imagine plus volontiers un bain relaxant ou une soirée festive qu'un procédé de décontamination. Pourtant, les géosciences exploitent depuis longtemps les propriétés étonnantes des bulles d'air. Dans l'industrie pétrolière notamment, la mousse est utilisée pour récupérer des résidus d'huile hydrophobes difficiles à extraire.

L'idée est simple : si la mousse est capable de transporter du pétrole, pourquoi ne pourrait-elle pas transporter des microparticules d'argile contaminées ?

La réponse est encourageante : elle le peut.

Comment ça fonctionne ?

Les microparticules d'argile hydrophiles sont naturellement mobiles dans les sols poreux sous l'effet des circulations d'eau. Dans le procédé développé à l'ISEC, la mousse agit comme un fluide porteur capable d'entraîner ces particules contaminées.

Le principe breveté par le CEA est particulièrement ingénieux. Une solution contenant un tensioactif biodégradable est injectée dans le sol. L'air présent dans le milieu est ensuite aspiré, créant un flux qui génère la mousse directement sur place. Cette mousse entraîne alors les particules d'argiles contaminées vers la zone de récupération.

Résultat : au lieu d'excaver d'importants volumes de terre, il pourrait être possible de traiter localement les zones contaminées tout en réduisant considérablement les quantités de déchets à stocker.

Le diable est dans les détails... ou dans les bulles

La technique ayant déjà démontré son efficacité à l'échelle laboratoire sur des particules d'argiles non contaminées, les travaux actuels d'Anne-Sophie visent à optimiser le procédé.

Quatre paramètres principaux sont étudiés :

• Les caractéristiques du sol : porosité et perméabilité influencent directement la circulation de la mousse et des particules.
• La composition de la mousse : le tensioactif utilisé doit être performant mais aussi respectueux de l'environnement. Celui retenu par l'ISEC est constitué d'unités glucosides biodégradables.
• Les propriétés des argiles : taille des particules et agglomération jouent un rôle important.
• Les conditions d'exploitation : notamment le débit d'injection et les flux générés dans le sol.

L'objectif final est de pouvoir prédire, pour chaque type de sol contaminé, quelle mousse utiliser et quel niveau de récupération du césium attendre.

Une preuve supplémentaire qu'en matière de dépollution, certaines des solutions les plus prometteuses et économiques peuvent parfois tenir... dans des bulles d'air.