DéCHETS TOXIQUESDES SUPERMOLéCULES CANNIBALESHautement sélectifs,les pièges moléculaires intéressent les industries nucléaire et chimique.Des laboratoires de chimie supramoléculaire élaborent des molécules cages capables de reconnaître et de capturer des atomes ou des molécules toxiques. Elles pe...

Partager

DéCHETS TOXIQUES

DES SUPERMOLéCULES CANNIBALES

Hautement sélectifs,les pièges moléculaires intéressent les industries nucléaire et chimique.Des laboratoires de chimie supramoléculaire élaborent des molécules cages capables de reconnaître et de capturer des atomes ou des molécules toxiques. Elles permettront de réduire le volume des déchets dangereux.

Les bâtisseurs de l'infiniment petit vont-ils révolutionner les techniques de dépollution? A quelques semaines d'intervalle, deux laboratoires de chimie supramoléculaire, à Strasbourg et à Lyon, sont parvenus à fabriquer quelques dizaines de grammes de deux types de molécules cages . De véritables prisons chimiques.

Leurs formes (un calice pour les calixarènes et un chapeau chinois pour les cryptophanes) résument à elles seules leur mission: reconnaître et piéger dans une cavité taillée sur mesure un certain nombre d'atomes ou de molécules toxiques. Une action réversible. Séparées d'autres déchets moins nocifs, les molécules piégées sont alors relâchées pour être traitées.

De la très haute précision

Hautement sélectifs, les pièges moléculaires intéressent au premier chef les industries nucléaire et chimique. Les calixarènes attirent ainsi dans leur cavité des atomes de césium 135 et 137. Et les cryptophanes piègent les molécules d'hydrocarbures et de chlorofluorocarbures (CFC).

Un travail de très haute précision. la molécule cage dont le volume est compris entre 160 et180 angstroms cubes,capture ainsi une molécule de methane d'un volume de 28 angstroms cubes.des résultats ont été obtenus avec l'éthane et le propane.de mème qu'avec deux CFC mais avec une moins grande efficacité, précise André Collet.

De leur côté, trois chercheurs du Laboratoire de chimie analytique et minérale, unité associée du CNRS et de l'Ecole européenne des hautes études des industries chimiques de Strasbourg, ont mis au point une gamme de calixarènes qui peut extraire 99,9% du césium d'une solution. Des résultats obtenus dans le cadre du programme Spin (séparation-incinération), piloté par le centre d'études de Cadarache du CEA et qui associe cinq universités européennes.Les calixarènes se comportent comme des pinces chimiques, explique Jean-Yves Barré, directeur du cycle du combustible au CEA. Et avec une efficacité redoutable: la molécule peut ainsi reconnaître un atome de césium parmi 45000atomes de sodium dans une solution acide de décontamination!

Diviser les volumes stockés par trois ou quatre

L'objectif?reduire le volume des déchets à vie longue afin de diviser les volumes stockés par trois ou quatre, explique-t-il. Extraire du combustible irradié des produits de fission tels les césiums 137 et 135, dont la durée de vie atteint respectivement 30 ans et 2300000 ans, et des actinides mineurs (américium, neptunium, etc.), libérerait le stockage des déchets radioactifs de certaines contraintes. Un stockage en surface des déchets nucléaires, débarrassés des éléments les plus radioactifs, supplanterait alors l'enfouissement en profondeur. Mais pas avant dix ou quinze ans. Le temps, pour la fabrication de calixarènes, de passer du laboratoire à l'industrialisation.

Mais, dès à présent, une avancée importante dans le traitement des effluents des circuits primaires des centrales nucléaires est à mettre à l'actif du Laboratoire d'électrochimie de l'université de Rennes. Des chercheurs y ont synthétisé par voie électrochimique des résines polyéther transporteuses d'ions, fixées sur du carbone, qui piègent des ions radioactifs (l'argent de masse atomique 110, le cobalt 60, le césium 137 et le potassium 40) en solution dans l'eau à des concentrations inférieures à 1microgramme par litre. Des essais à grande échelle sont en cours dans la centrale EdF du Tricastin.

Les premiers pas de la chimie supramoléculaire dans la dépollution sont prometteurs. A Strasbourg, la synthèse de nouveaux calixarènes destinés à capter d'autres éléments radioactifs (américium, etc.) est à l'étude. Ou d'autres, susceptibles d'emprisonner des molécules aromatiques (benzène, toluène). Elles permettraient de purifier l'eau ou des solvants organiques en retirant les noyaux aromatiques.

A Lyon, les chercheurs élaborent des structures complexes,permettant de reconnaître, de capturer, mais aussi de transformer, explique Alain Collet. En permettant une catalyse, ces nouvelles molécules cages permettraient la transformation du méthane en méthanol. Le transport de ce gaz serait ainsi facilité.

Mais c'est en tant que capteurs que les cryptophanes ont toutes les chances de commencer une vie industrielle. Elf envisagerait de les utiliser dans des systèmes de détection de fuites de gaz ou d'hydrocarbures.



Mise en lumière par le prix Nobel de chimie de Jean-Marie Lehn en 1988, la chimie supramoléculaire consiste à associer des molécules pour créer des entités, les supermolécules. Leur fabrication s'apparente à un Meccano moléculaire. Telles les enzymes, qui ont servi de modèles, elles peuvent reconnaître une molécule et la capturer en l'arrimant, par des liaisons électrostatiques ou par association de deux entités hydrophobes, dans une cavité taillée sur mesure. Contrairement à la chimie moléculaire classique, ces liaisons ne sont pas covalentes (mise en commun d'électrons). Cela évite la formation de produits chimiques secondaires indésirables.





USINE NOUVELLE - N°2448 -

Partager

LES ÉVÉNEMENTS L'USINE NOUVELLE

LES SERVICES DE L'USINE NOUVELLE

ARTICLES LES PLUS LUS