Pékin prend l'avantage sur Washington dans la course au combustible nucléaire des océans

Des chercheurs chinois ont mis au point PhosCage, un matériau capable de capter l'uranium présent dans l'eau de mer avec une efficacité remarquable. Cette avancée pourrait renforcer la sécurité énergétique de la Chine, mais son passage du laboratoire à l'océan ouvert, son coût et son déploiement à grande échelle doivent encore être démontrés.

Des chercheurs chinois ont développé un nouveau matériau capable d'extraire l'uranium présent dans l'eau de mer avec des performances largement supérieures à l'objectif fixé par le département américain de l'Énergie, rapporte le 4 septembre le South China Morning Post, en s'appuyant sur les publications des chercheurs chinois. Baptisé PhosCage, ce matériau pourrait permettre à la Chine de prendre une avance importante dans la course mondiale à l'exploitation des immenses réserves d'uranium dissoutes dans les océans.

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PhosCage a été mis au point par une équipe de l'Académie chinoise des sciences, à Qingdao. Le principe repose sur une structure moléculaire poreuse, comparable à une éponge à l'échelle microscopique. Elle contient des groupes phosphate qui fonctionnent comme de véritables pièges chimiques : lorsqu'ils entrent en contact avec l'eau de mer, ils permettent de capturer préférentiellement l'uranium qui y est dissous.

Les résultats obtenus par les chercheurs sont particulièrement élevés. Dans de l'eau de mer naturelle, PhosCage a permis de récupérer jusqu'à 50,4 milligrammes d'uranium par gramme d'adsorbant (un matériau capable de retenir certaines substances à sa surface). À titre de comparaison, l'objectif américain mentionné par le journal était de 6 milligrammes par gramme. La performance obtenue par l'équipe chinoise est donc plus de huit fois supérieure.

Mais un matériau efficace en laboratoire doit également pouvoir être manipulé et réutilisé dans des conditions réelles. Les chercheurs ont ainsi transformé PhosCage en petites billes de taille millimétrique, une forme mieux adaptée à une éventuelle utilisation en mer. Sous cette forme, le matériau a capturé 22,55 milligrammes d'uranium par gramme et a pu être utilisé pendant sept cycles successifs.

Une ressource immense, mais extrêmement diluée

L'intérêt d'une telle technologie est particulièrement important pour la Chine. Le pays consomme en effet beaucoup plus d'uranium qu'il n'en produit lui-même. Selon les chiffres de l'Association nucléaire mondiale cités par le South China Morning Post, les mines chinoises ont produit environ 1 600 tonnes d'uranium en 2024, alors que les besoins des réacteurs du pays atteignaient environ 13 000 tonnes.

Cet écart rend la Chine fortement dépendante des approvisionnements extérieurs. L'exploitation de l'uranium contenu dans les océans pourrait donc, à terme, représenter une nouvelle source d'approvisionnement.

Les quantités théoriquement disponibles sont gigantesques. Environ 7,9 millions de tonnes de ressources en uranium sont connues sur terre, contre quelque 4,5 milliards de tonnes présentes dans les océans, selon les données rapportées par le journal. La seule Méditerranée en contiendrait environ 12 millions de tonnes, une quantité qui, toujours d'après le média, pourrait couvrir les besoins mondiaux pendant 180 ans.

Mais cette abondance est trompeuse : l'uranium marin est présent à des concentrations extrêmement faibles. Une tonne d'eau de mer ne contient qu'environ 3,3 milligrammes d'uranium. Il faut donc traiter des volumes considérables d'eau pour récupérer une quantité relativement modeste de combustible potentiel.

Une autre difficulté vient de la présence de nombreux autres éléments dans l'eau de mer. Le matériau utilisé doit être capable de reconnaître et de retenir l'uranium sans capturer massivement les autres métaux présents au même endroit. Le vanadium constitue notamment un obstacle important, car il complique la séparation.

C'est précisément sur ce point que PhosCage semble apporter une amélioration. Lors d'essais réalisés en présence de plusieurs métaux, le matériau a montré une nette préférence pour l'uranium, y compris lorsqu'il était confronté au vanadium.

Des recherches américaines déjà anciennes

Les États-Unis travaillent eux aussi depuis longtemps sur la possibilité d'extraire l'uranium de l'eau de mer. Des chercheurs des laboratoires nationaux d'Oak Ridge et du Pacific Northwest ont consacré plusieurs années à cette question.

En 2016, leurs adsorbants étaient parvenus à récupérer environ 6 milligrammes d'uranium par gramme de matériau. La technologie restait cependant plus coûteuse que l'extraction de l'uranium à partir des gisements terrestres. Après 2018, le programme américain a été en grande partie réduit, note le South China Morning Post.

Les travaux menés à Qingdao semblent aujourd'hui avoir permis de franchir plusieurs obstacles techniques, notamment en matière de capacité d'adsorption et de sélection de l'uranium face aux autres éléments présents dans l'eau.

Le véritable test reste celui de l'océan

Les résultats sont prometteurs, mais ils ne signifient pas encore que l'extraction industrielle de l'uranium marin est devenue une réalité.

Les expériences ont été réalisées en faisant circuler de l'eau de mer dans un système de laboratoire. Les adsorbants n'ont donc pas encore été soumis directement aux conditions beaucoup plus complexes de l'océan ouvert. Or, une technologie destinée à fonctionner en mer doit conserver ses performances en dehors d'un environnement contrôlé.

Une autre question essentielle reste sans réponse : celle du prix. Les chercheurs n'ont pas encore évalué le coût de l'uranium obtenu grâce à PhosCage. Une capacité d'extraction élevée ne suffit pas à rendre une technologie économiquement viable si le matériau, son utilisation ou son recyclage coûtent trop cher.

Les prochaines étapes seront donc déterminantes. L'équipe chinoise entend désormais travailler sur le passage à une production de plus grande échelle et sur la réduction des coûts.