L’uranium marin : une alternative viable pour le nucléaire ? - L'EnerGeek

L’uranium marin : une alternative viable pour le nucléaire ?

Alors que la question de l’approvisionnement en uranium de la filière nucléaire se pose de manière pressante, des scientifiques américains travaillent à mettre au point un nouveau procédé : l’extraction de l’uranium marin. La mer, qui représente une ressource quasiment infinie en uranium, pourrait bien devenir la principale ressource pour la production d’énergie nucléaire. Mais de nombreuses interrogations demeurent : peut-on réellement extraire de l’uranium marin à grande échelle ? A-t-il les mêmes propriétés énergétiques que l’uranium qu’on trouve sur Terre ? Pour l’équipe de recherche américaine, la réponse est évidente : l’uranium marin représente une opportunité à ne pas laisser passer. 

L’approvisionnement d’uranium : l’enjeu principal de la filière nucléaire

Sans uranium, pas de nucléaire. Depuis le développement du parc nucléaire mondial dans les années 1960, la question de l’approvisionnement en uranium a toujours été une priorité pour les pays. Les gisements d’uranium sont répartis un peu partout sur la planète, et les mines les plus importantes sont situées au Canada, en Australie et au Kazakhstan, qui restent à ce jour les trois principaux pays producteurs d’uranium. Mais ces gisements naturels d’uranium ne sont pas infinis, et si une pénurie n’est pas imminente, la question de la raréfaction de cette ressource devrait se poser dans les décennies à venir.

Malgré le développement des énergies renouvelables, l’augmentation constante de la population mondiale et la croissance des besoins énergétiques, l’énergie nucléaire reste indispensable. A l’heure actuelle, les centrales nucléaires représentent une part non négligeable de la consommation énergétique mondiale, et ce n’est pas près de s’arrêter. Selon l’Agence Internationale de l’Energie Atomique (AIEA), la production d’énergie nucléaire est encore appelée à croître, et elle devrait progresser de près de 70% dans les quinze prochaines années avant de se stabiliser. Pour assurer cette progression, il faudra continuer à alimenter les centrales nucléaires en uranium, ce qui implique là aussi une augmentation de la production d’uranium. Mais rien n’est joué : selon l’AIEA, les réserves contenues dans les gisements connus d’uranium sont estimées à 6 millions de tonnes (8 tonnes pour les estimations les plus optimistes), ce qui couvrirait à peine un siècle de consommation. Pour éviter tout risque de pénurie à l’avenir, il faut donc trouver une autre source d’approvisionnement en uranium.

De l’uranium marin en quantité infinie

Si les ressources en uranium terrestre sont limitées, l’uranium marin au contraire offre un large champ de possibilités. Plusieurs matériaux sont naturellement présents dans l’eau de la mer et des océans, notamment de l’or mais aussi de l’uranium. Selon les estimations des chercheurs, l’eau de mer contient environ 3 milligrammes d’uranium par mètre cube. La concentration d’uranium n’est pas très importante, mais vu la superficie des océans sur notre planète, cela représente malgré tout une réserve au potentiel énergétique élevé. A l’échelle globale, les océans pourraient offrir 4,5 milliards de tonnes d’uranium… un gisement quasiment infini et en tout cas bien plus important que les réserves terrestres.

On observe déjà un décalage entre les besoins en uranium et la production. L’extraction d’uranium terrestre n’est pas suffisante pour alimenter les 439 réacteurs nucléaires qui existent.

Du point de vue du potentiel énergétique, l’uranium marin offre exactement les mêmes propriétés que l’uranium terrestre. Il peut donc être utilisé comme source d’énergie pour les centrales nucléaires de la même manière que son équivalent terrestre. Problème : les gisements d’uranium marin sont plus difficiles à exploiter. Pour exploiter l’uranium marin, il faut d’abord trouver un moyen de l’extraire de l’eau des océans puis de le solidifier. Jusqu’à présent, tous les projets d’exploitation avaient échoué.

Extraire l’uranium marin : une nouvelle technique mise au point

L’équipe de chercheurs du professeur Chu à l’Université de Stanford, aux États-Unis, a publié fin février un article dans la revue scientifique Nature Energy. Les chercheurs expliquent qu’ils ont réussi à mettre au point une méthode pour extraire l’uranium de l’océan. Une avancée significative qui rend enfin réaliste l’exploitation de tout l’uranium contenu dans les mers du monde. En observant la manière dont les ions métalliques contenus dans l’eau de mer réagissent, l’équipe du professeur Chu a réussi à mettre au point un dispositif électrochimique pour les séparer et ainsi isoler l’uranium.

L’équipe de chercheurs dirigée par le professeur Chu est parvenue à extraire l’uranium de l’eau de mer grâce à une technique électrochimique.

Grâce à la stimulation d’une charge électrique et à l’utilisation d’amidoxine (un composé chimique), les ions uranyles (chargés en uranium) peuvent être séparés de tous les autres ions contenus dans l’eau. Ils sont ainsi extraits de l’eau et peuvent ensuite être utilisés de manière autonome. Pour l’instant, l’équipe du professeur Chu a effectué son expérience en laboratoire, et les résultats sont particulièrement encourageants. En onze heures de travail, les chercheurs ont réussi à collecter trois fois plus d’uranium marin que s’ils avaient exploité un gisement d’uranium terrestre. Les résultats de l’étude publiée insistent sur le fait qu’avant d’envisager une exploitation à grande échelle, il faudra encore perfectionner la technique d’extraction, mais ces premiers résultats prouvent que la technologie est au point.

Quel avenir pour l’uranium marin ?

Depuis les années 1960 et le développement massif des centrales nucléaires, plusieurs pays ont tenté d’utiliser la ressource de l’uranium marin, mais sans succès. En 2003, des scientifiques japonais s’étaient approchés du but en construisant un énorme tamis de 100 m de long. Plongé sous la surface de la mer à 200 m de profondeur, ce système de filtration avait réussi à prélever 1 kg d’uranium marin. Mais devant le coût prohibitif de l’opération, l’expérience n’a jamais débouché sur une méthode viable d’extraction.

Malgré l’avancée significative de l’équipe du professeur Chu, il est encore difficile de prédire l’avenir de l’uranium marin. Extraire de l’uranium d’une faible quantité d’eau de mer en laboratoire et se lancer dans une exploitation à grande échelle pour approvisionner les centrales nucléaires du monde entier sont deux choses différentes. Même si la technologie de l’extraction électrochimique semble fiable, la viabilité du projet dépendra in fine de son coût. Pour que l’uranium marin soit considéré comme une alternative réaliste, il faudra que son coût de production ne soit pas trop élevé par rapport à l’uranium terrestre. Et dans un contexte où les pays investissent de plus en plus dans les énergies renouvelables, c’est encore difficile de dire s’ils seront nombreux à vouloir prendre le risque d’investir dans la technologie d’extraction de l’uranium marin. Mais une chose est sûre : en cas de pénurie d’uranium terrestre, l’uranium marin est pour l’instant la seule alternative connue pour maintenir l’exploitation d’une énergie nucléaire.

Rédigé par : La Rédaction

La Rédaction
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COMMENTAIRES

  • Le problème est moins dans la récupération d’uranium marin et ou d’autres éléments (grâce aux renouvelables quel comble !) que dans la compétitivité des centrales nucléaires et aux défauts spécifiques de la filière uranium.

    « New generation nuclear reactors, promised for the last 18 years by the United States Office of Nuclear Energy (NE) as a way to provide cheap and plentiful supplies of electricity, are unlikely to be fulfilled any time in the next 30 years.

    That is the conclusion of university researchers who have used the US Freedom of Information Act to obtain the programme’s budget history to find out what designs the government has spent $2 billion of public money on supporting.

    Researchers from the University of California San Diego and Carnegie Mellon University described the research programme as “incoherent”, and said the government was “unlikely” to deliver on its mission to develop and demonstrate an advanced nuclear reactor by mid-century. »

    http://climatenewsnetwork.net/new-nuclear-designs-remain-elusive/

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    • Aujourd’hui en France c’est les ENR qui ont besoin de subventions et le nucléaire qui assure la production d’une électricité abordable, pas l’inverse.

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      • Le problème est que le nucléaire a de plus en plus besoin d’être renfloué comme encore récemment en plus de toutes les aides de R&D, à l’export malgré les échecs face aux réalités etc et que son prix de production, y compris pour son parc installé depuis des décennies et qui est en dessous de son seuil de rentabilité, est moins compétitif que déjà l’éolien onshore et le solaire dont les subventions sont très temporaires, régulièrement réduites via les appels d’offres et déjà supprimées dans de plus en plus de pays, qui souvent les taxent.

        Et c’est sans compter les dérives des démantèlements en cours et à venir, du stockage de plus de 100.000 ans et des risques quasi intégralement pris en charge par le public pris en otage en plus de subir les conséquences éventuelles d’un accident majeur, comme au Japon, Etats-Unis, Ukraine etc.

        Quand en plus on peut acheter du solaire chez Ikea ou autres à des prix dérisoires, utiliser des batteries de recyclage émanant de véhicules électriques et d’encore longue durée de vie comme celles de Renault (Powervault, Tesla, Daimler etc) ou des batteries Na-ion sans risques et déjà compétitives, un EPR qui a besoin d’un prix désormais autour de 130 euros le MWh pour être rentable (de plus tous frais non inclus) a du souci à se faire quand le solaire est prévu autour de 17 à 25 euros le MWh avant 2030 et l’éolien autour de 30 euros le MWh et que le stockage de batteries de flux propose des prix actuellement de 33 euros le MWh.

        Quand une technologie est recyclable à près de 100%, qu’elle est produite en série et que sa ressource est propre et gratuite (solaire, vent, énergie des océans etc), il est impossible de lutter longtemps et il vaut mieux ouvrir les yeux sur les évolutions en cours dans le monde et les différentes études et analyses qui confirment !

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        • C’est bizarre :

          Les allemands ont investi des centaines de milliards d’euros dans le photovoltaïque, mais pourtant cette énergie ne constitue en 2016 que 5.9% de leur production d’électricité.

          L’électricité allemande est quasiment deux fois plus chère que la nôtre, et dix fois plus émettrice de CO2.

          Comment est-il possible qu’ils n’obtiennent pas de meilleurs résultats avec des énergies si peu chères et si vertueuses (d’après vous) ?

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          • Plus forte baisse des émissions en Allemagne (- 23,9) qu’en France (- 16,3) de 1990 à 2014 (page 26/80)

            La Grande Bretagne a fait mieux avec 28,3 % de baisse et elle a augmenté dans le même temps sa part d’éolien et de biomasse notamment.

            http://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/fileadmin/documents/Produits_editoriaux/Publications/Datalab/2016/chiffres-cles-du-climat-edition2017-2016-12-05-fr.pdf

            Réalité avec les emissions « importées » France

            The carbon footprint calculated by the SOeS (statistical service of France’s Ministry for Sustainable Development) represents the amount of greenhouse gases (GHG) emitted in order to satisfy France’s consumption, including emissions relating to imports. In 2007, France’s per capita carbon footprint was around 12 tonnes of CO 2 equivalent per year (11.6 tCO2/hab actuellement), compared to 8 tonnes per person emitted from metropolitan French territory. Between 1990 and 2007, the per capita carbon footprint increased by 5%, whereas the average per capita emissions per person from national territory decreased by 15%. During that period, emissions associated with imports grew by 64%, reaching almost half of France’s carbon footprint for consumption in 2007.

            Source

            The carbon footprint of French consumption – Observation et statistiques

  • Cette exploitation de l’uranium marin vise à répondre aux problèmes d’approvisionnement de long terme (un siècle) en U235.

    Mais on peut espérer que d’ici un siècle, on sera au moins partiellement passé à autre chose :

    U238, pour lequel nous disposons de réserves de plusieurs milliers d’années, avec des surgénérateurs type Astrid, ou bien fusion nucléaire avec des réacteurs de type tokamak.

    Répondre
    • L’électricité fournie par l’EPR démarre à environ 130 euros le MWh désormais et les travaux posent toujours problèmes (voir conclusions actuelles de l’ASN). Celui du solaire est attendu selon les méta-études (données compilées de toutes sources fiables) entre 17 et 25 euros le MWh en Europe avant 2030 (sans subvention) et il est déjà à 49 euros le MWh pour l’éolien « offshore » au Danemark et moins pour l’éolien « onshore ». Ce que confirment tous les autres pays européens et c’est moins cher encore dans la plupart des autres régions du monde.

      Les prix du solaire vont être encore plus insignifiants avec l’arrivée du pérovskite (dont la matière ne manque pas et qui est utilisé en plus en faibles quantités dans le solaire) qui va pouvoir être commercialisé avec des rendements de départ de plus de 25%. Ce n’est pas du futur lointain, c’est pour demain.

      Donc plus on avance dans les renouvelables dans le monde, plus les prix finaux de l’énergie renouvelable, avec en plus l’amélioration des techniques, ont encore un potentiel important de baisse.

      A l’inverse, dans le nucléaire on a tout essayé depuis plus de 70 ans, on n’y arrive pas.

      De plus le nucléaire n’est quasiment pas recyclable contrairement aux renouvelables, il est trop long à mettre en place pour avoir des effets assez rapides sur le climat, il est dangereux à tous points de vue (risques, dissémination, situations de terrorisme, guerres etc), il accroît la radioactivité mondiale déjà mesurée trop élevée par les différents rejets, ses coûts de démantèlement dépassent toujours les prévisions, ses déchets n’offrent pas de solutions satisfaisantes dans aucun des cas malgré tous les travaux effectués et les montages de réacteurs envisagées pour réduire assez leur durée de vie. Et dans ce cas, quelles que soient les alliances mondiales mises en place on dépasse toujours les budgets et les renouvelables sont, elles, encore moins chères et encore plus en cas d’alliances.

      Les coûts du nucléaire augmentent comme on le sait fortement en fin de vie également et comme on commence à le subir en France pour longtemps malgré tous les tours de passe passe (rallonges de temps, prises de risques etc on ne peut rénover une centrale entièrement).

      De plus le nucléaire ne s’intègre pas dans de multiples situations et applications comme le font les renouvelables. On met du solaire sur des entreprises, logements etc on fait naiviguer des bateaux, rouler des voitures courantes à « énergie positive » au solaire, pas au nucléaire par exemple (Stella Vie, eVe Sunswift, ThyssenKrupp Suncruiser et des dizaines d’autres utilisables dans la vie de tous les jours avec un impact très rapidement positif, pas de bruit, pas de pollution, 60 kg de batterie seulement à comparer à quelques 450 kg encore pour une Tesla)

      Bref, on règle beaucoup de problèmes en même temps et de façon universelle avec les renouvelables bien utilisées, ce qui n’est absolument pas le cas du nucléaire.

      La vie n’a d’ailleurs jamais utilisé directement l’énergie nucléaire depuis qu’elle existe mais l’a seulement fait par des moyens détournés bien moins risqués (photosynthèse etc), tout comme elle recycle entièrement.

      Nous (enfin surtout vous !) nous aimons bien laisser des déchets qui vont nuire à tout le monde et perturber les génération futures et toute la vie. Cà ne suffisait pas des plastiques etc il faut aussi des déchets nucléaires rien que pour plus de 100.000 ans un peu partout dans le monde et plus il y en a plus vous êtes content.

      Et bien sûr vous nous assurez qu’une fois enterrés les déchets nucléaires, on investira encore (alors que le démantèlement va durer des décennies et nous ruiner) pour chercher des solutions. La réalité est qu’on les oubliera comme çà a été chaque fois le cas des industries polluantes partis sur la pointe des pieds et laissant leurs déchets à risques pour les autres.

      Le nucléaire est centralisé alors que les renouvelables offrent les 2 modes, permettant l’autonomie de régions, de quartiers, d’immeubles etc. mais en plus une meilleure gestion de l’énergie permettant de réduire des pertes notamment souvent de transport et les coûts induits tout comme la sécurité d’approvisionnement.

      Souvenez vous au Japon lors de Fukushima, les éoliennes offshore ont continué de fonctionner malgré le tsunami, pas le nucléaire.

      Les renouvelables sont universelles pas le nucléaire que l’on ne peut mettre n’importe où.

      Le nucléaire consomme beaucoup plus d’eau (près de 40 milliards de litres d’eau évaporés chaque année aux seuls Etats-Unis alors que beaucoup d’Etats manquent d’eau, voyez les conséquences sur la nature), c’est incompatible avec la situation climatique en cours. De plus le réchauffement climatique augmente par nature la chaleur, les vents etc, il est cohérent et plus que souhaitable (surtout au pays de Lavoisier) d’utiliser les renouvelables qui exploitent cet accroissement d’énergie et les modèrent plutôt que d’en rajouter. Au plan mondial comme régional c’est conséquent comme çà a été analysé.

      Le nucléaire est plus émissif que les renouvelables sur tout son cycle.

      Il est générateur de gabegie énergétique comme prouvé en France. Depuis 70 ans on ne progressait pas dans la meilleure efficacité et utilisation de l’énergie électrique que l’on évacuait via des chauffes-eau sans aucune efficience ou des « grilles-pain » et entre autres vers les stockages suisse à bas prix qui nous la revend à plus haut prix et on a toujours a gérer des pics de consommation qui nous sont spécifiques et liés à notre histoire nucléaire.

      Au plan énergétique c’était absolument n’importe quoi et la meilleure gestion de l’énergie a permis de relever ces failles énormes.

      Certains par exemple ont pensé à connecter le nucléaire à des réseaux de chaleur, malheureusement au plan économique et bilan ce n’est pas probant vues les distances des centrales en raison de leurs risques et contraintes.

      Le nucléaire a bloqué l’émergence d’autres technologies énergétiques nous faisant perdre d’immenses marchés et emplois, est s’est comporté comme un monopole usant et abusant des mensonges (nuages bloqués au frontières du pr Pierre Pellegrin), il a enterré l’hydraulique, sous informé les français qui sont peu en pointe dans les domaines énergétiques contrairement à d’autres pays ou tout comme les russes avec les énergies fossiles.

      Il n’a pas permis de réduire notre dépendance. Une meilleure diversité d’énergies avec leurs évolutions respectives, comme de concurrence, plutôt qu’un monopole qui s’est crû tout autorisé comme c’est le cas aussi des secteurs fossiles dans d’autres pays et qui les coule souvent (« malédiction du pétrole »), aurait permis de meilleurs évolutions et résultats.

      Croyez bien que je suis aussi critique vis à vis des renouvelables quand j’estime qu’il y a des dérives de commises, par exemple sur le projet de Gardanne qui m’a semblé, malgré les objectifs d’exploitation du bois sans valeur qui accroissait l’importance des feux de forêts et les bas coûts, une décision trop centralisée et aurait sans doute eu un meilleur bilan avec non une seule mais une poignée de centrales beaucoup plus efficientes mieux réparties sur la région avec notamment la gazéification, cogénération, les réseaux de chaleur etc (plus de 95% de rendement contre quelques 40% actuels) en plus d’autres utilisations du bois comme évoqué avec Frédéric Douard sur son article :

      https://www.bioenergie-promotion.fr/52472/visite-en-drone-de-la-plateforme-bois-de-la-centrale-de-gardanne/

      A chaque émission télévisée sur l’énergie, il y a avait toujours un ou des représentants du nucléaire pour affirmer des inepties et empêcher tout détracteur par exemple d’autres pays ayant d’autres bilans et expériences pointues pour comparer et constater la réalité. Essayez d’avoir des informations sur les agissements d’Areva notamment ou d’EDF et Ennedis avec l’histoire de l’hydraulique, l’absence de raccordements etc. Maintenant ont est obligé d’investir des sommes considérables et de tout reprendre mais entre temps quel argent, innovations et emplois perdus.

      Au plan mondial et malgré les alliances, les multiples technologies nucléaires étudiées génèrent des coûts mais n’aboutissent toujours pas à des solutions satisfaisantes. Les Etats-Unis en on encore fait le bilan récement. Quant à Rosatom, Poutine signe des contrats d’Etat où le nucléaire n’est qu’un élément secondaire mais où la dépendance du pays acheteur est durable et absolue. Les chinois nous absorbent avec un grand sourire puis nous éjectent avec un grand sourire, comme pour le TGV etc.

      Vous vous félicitez de nos accords franco-chinois en Grande Bretagne, sablez le Champagne et espérez conquérir le monde. Votre réveil sera difficile dans quelques années mais je n’aurais cessé de vous alerter que vous faites fausse route et il ne manque pas d’études pour analyser les secteurs porteurs et ceux qui vont poser de sérieux problèmes.

      Le secteur nucléaire au plan mondial, faute de résultats suffisants, emploie la triche comme aux Etats-Unis etc, les méthodes de l’industrie du tabac et de l’alcool en leur temps puis des climatosceptiques ou des secteurs pollueurs du gaz de schiste ou du charbon comme les frères Koch aux Etats-Unis alliés à Farage en Grande Bretagne et au secteur fossile russe, ayant coopéré aux résultats du Brexit qui convenait à tout ce monde pour ne plus aller dans la tendance européenne et de 195 pays vers des engagements climatiques, pour soudoyer des politiciens, faire paraître des soi-disant « articles » dans la presse qui élude les problèmes techniques, réaliser des pseudo études scientifiques et économiques que doivent démonter point par point des universités indépendantes dans le monde et perdre ainsi leur temps et notre argent contre un lobby qui tente de conserver ses rentes comme en son temps celui du charbon, n’ayant rien à faire de l’intérêt des populations et cachant ses échecs techniques.

      Toutes les universités dans le monde qui étudient l’énergie tout comme le CEA dont le nucléaire est le secteur d’origine, constatent cette évolution défavorable au nucléaire dont les problèmes et limites sont connues pourtant depuis le début en particulier pour la filière uranium.

      Les modèles du CEA qui privilégiaient il y a encore quelques années le nucléaire massif pour tenter de baisser les coûts ont évolué vers les renouvelables avec la forte baisse des prix notamment. Les modèle que l’on a fait tourner dans tous les sens avec tous les paramètres et variantes possibles ont parlé. Leurs budgets se sont aussi orientés vers les renouvelables.

      C’est la même chose pour les groupes énergétiques mondiaux, les banques etc. qui investissent de plus en plus vers les renouvelables, le stockage etc. et çà a démarré bien avant la signature des accords sur le climat ou toute décision politique, c’est une tendance et réalité économique et technique qui s’est imposée.

      De nombreuses universités dans le monde publient des études sur ces évolutions et les meilleurs choix technologiques à faire (de Stanford à Helsinki en passant par Singapour etc) que tentent de contrecarrer le secteur nucléaire en finançant des scientifiques isolés dont les affirmations sont rapidement démantelées. C’est classique.

      Mieux vaut évidemment regarder les réalités.

      Il me semblerait préférable en France d’utiliser les déchets nucléaire pour réduire leur durée de vie au mieux que de les enfouir sans sûreté garantie pour plus de 100.000 ans.

      Le problème est qu’il faut une sorte d’usine à gaz de plusieurs types de réacteurs dont les coûts sont prohibitifs et dont tous les problèmes ne sont pas résolus comme le confirment le CEA et le Cnrs notamment.

      A quoi sert-il de s’ennuyer à récupérer l’uranium marin quand les problèmes techniques de fond de la filière uranium sont insolubles et quand le prix de l’EPR n’est plus compétitif.

      Il y a des centrales vieillissantes en France, certaines ne sont plus compétitives à renflouer.

      Vous pouvez espérer sur les innovations nucléaires mais il n’y a pas de solutions satisfaisantes pour la filière uranium depuis plus de 70 ans malgré tous les lourds investissements et travaux dans le monde et les alliances mondiales. La filière thorium nécessite de l’uranium au démarrage et pose aussi des problèmes. Les combinaisons de réacteurs pour réduire les déchets sont dans tous les cas coûteux et ne règlent pas tous les problèmes. La fusion posera aussi des problèmes.

      Pendant ce temps les renouvelables avancent vite, sans problèmes majeurs, peuvent répondre à nos besoins au plan mondial à des coûts faibles comme des centaines d’études et modélisations pointues et de toutes parts et pays le prouvent, sont recyclables à près de 100% etc et ont encore un potentiel d’amélioration important, tout comme l’efficacité énergétique.

      Il faut simplement intégrer ces 2 secteurs, énergies renouvelables et efficacité énergétique tout comme les notions de recyclage et durabilité dans la conception des choses, urbanisme, entreprises, habitat etc toutes énergies renouvelables confondues et pas seulement avoir l’approche ultra centralisée de l’énergie nucléaire ou de nombreuses personnes dépendent d’une seule centrale et d’un seul monopole ce qui aurait pu se concevoir s’il n’y avait pas des problèmes d’efficience, de risques, de déchets, de coûts incompressibles etc.

      Modèle nucléaire qui ne correspond plus, comme en sont temps le charbon, aux évolutions de coûts et technologies actuelles et à venir.

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