DECRET — Détection et Elimination par Complexation des RadioEléments avec Tri magnétique

L’objectif du programme de recherche DECRET est double et vise à : • apporter une solution nouvelle, spécifique et de sensibilité améliorée à la détection des éléments radioactifs : césium et uranium, • assurer une décontamination efficace de toutes surfaces contaminées par ces métaux radioactifs, notamment par application sur les surfaces contaminées d’une composition sous forme de mousse contenant des nanoparticules magnétiques fonctionnalisées par des agents séquestrants hautement spécifiques et élimination de ces nanoparticules par moisson magnétique au moyen d’un électroaimant industriel, ou par utilisation de substrats poreux fonctionnalisés par ces mêmes agents séquestrants. Ce programme de recherche a pour objectifs : 1) de construire deux systèmes de détection rapide pour le césium et l’uranium. Ces systèmes seront fondés sur des dispositifs microfluidiques équipés d’un détecteur spécifique pour chacun des deux métaux. Ces dispositifs seront à base de calixarènes fluorescents. 2) d'élaborer de nouvelles molécules susceptibles de complexer ces métaux en explorant deux pistes technologiques : (a) séquestrants à ossature d'acides pulviniques (sous-unités de la norbadione, séquestrant naturel du césium dans certains champignons) et (b) calixarènes (complexants à structure cyclique) 3) de sélectionner les plus performantes vis-à-vis de la complexation du césium et de l’uranium. 4) de les greffer sur des matériaux supports tels que des nanoparticules magnétiques (matériaux doublement fonctionnalisés) ou matériaux mésoporeux (type éponge et/ou feutrine). 5) d’intégrer ces nanoparticules magnétiques dans la formulation d’une base moussante de décontamination des surfaces, à haut pouvoir mouillant favorisant le contact entre les nanoparticules et les sédiments contaminés par le césium ou l’uranium ; on vérifiera que les différents composants de cette mousse aqueuse sont compatibles, tout en assurant la dispersion stable et le maintien en suspension des nanoparticules greffées. La forme mousse permettra une utilisation facile sur le terrain en cas de contamination accidentelle. 6) de récupérer les éléments radioactifs, par passage d’un électroaimant sur la mousse chargée de nanoparticules magnétiques. 7) parallèlement au greffage sur nanoparticules magnétiques, les molécules élaborées en (2) seront greffées sur la surface des substrats mésoporeux préalablement modifiés, en utilisant le monomère méthacrylate fonctionnalisé par un groupe calixarène ou par un dérivé d’acide pulvinique. Ces structures permettraient notamment de réaliser des filtres ou éponges éliminant de manière efficace et sélective les radioéléments césium et uranium potentiellement présents en milieu aqueux. A ce stade, les essais seront réalisés sur des métaux « froids ». Les essais de génération de mousse seront menés sur un pilote conçu par le CEA-DEN (Marcoule). Les essais de décontamination seront réalisés d’une part à l’aide des nouvelles molécules chélatantes et d’autre part à l’aide de formulations complètes et opérationnelles dérivées de ces molécules. Ces formulations intègreront les solvants, additifs et supports appropriés pour faciliter l’extraction du métal à partir du substrat contaminé. En application sur le terrain, les deux systèmes suivants seront combinés : • un système comprenant un matériau mésoporeux à métaux obtenu en greffant les brosses de polymère fonctionnalisées par ces nouveaux chélatants. • et un système de génération de mousses chargées de nanoparticules magnétiques permettant une décontamination rapide par « moisson magnétique ». Le premier système est plus adapté à la décontamination d’effluents (par filtrage) ou de surfaces dures et faiblement poreuses (par épongeage) et le second à la décontamination opérationnelle de grandes surfaces (bâtiments, terrains).