Des bactéries pour sécuriser le stockage des déchets nucléaires
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Des bactéries d’origine naturelle pourraient consommer l’hydrogène accumulé dans les dépôts de déchets nucléaires souterrains. Elles permettraient ainsi de prévenir des fuites radioactives, disent des chercheurs de l’EPFL.
Des scientifiques ont peut-être trouvé un allié inattendu dans l’élimination des déchets nucléaires: dans une étude récente, une équipe de chercheurs conduite par l’EPFL a découvert une communauté microbienne constituée de sept espèces de bactéries. Celles-ci vivent naturellement à des centaines de mètres sous la surface du sol, dans les couches de roche qui ont précisément été choisies pour héberger les déchets nucléaires en Suisse. Ces bactéries sont loin de constituer une menace pour ce stockage: les scientifiques ont même découvert qu’on pouvait les utiliser pour en accroître la sécurité, moyennant un ajustement dans la conception des sites de dépôts des déchets nucléaires. Ces bactéries consomment l’hydrogène qui s’accumule lorsque les conteneurs en acier où sont stockés les déchets rouillent. Or, en l’absence de tout contrôle, l’hydrogène pourrait endommager l’intégrité de la roche hôte. L’étude est publiée dans la revue Nature Communications.
Il faut environ 200'000 ans pour que la radioactivité du combustible nucléaire usagé revienne au niveau de l’uranium naturel. Par conséquent, l’essentiel de la recherche dans le domaine du stockage des déchets nucléaires s’est concentrée jusqu’ici sur une horloge géologique lente: d’une part, sur la mécanique des couches de roche du site de stockage, d’autre part, sur la solidité de ses barrières protectrices, conçues pour contenir les radiations. Ces études ont négligé toutefois un facteur-clé: la biologie.
La vie dans le sous-sol
On trouve des bactéries partout, même à des centaines de mètres sous terre. Et selon Rizlan Bernier-Latmani, auteure principal de l’étude, elles vont se jeter sur n’importe quelle source d’énergie disponible. «Dans des échantillons d’eau prélevés à 300 mètres sous terre, au Mont Terri Rock Laboratory, nous avons déniché une communauté de bactéries formant une chaîne alimentaire fermée. Beaucoup d’entre elles n’avaient encore jamais été observées. Dans ces conditions idéales, les espèces qui sont à la base de cette chaîne alimentaire bactérienne tirent leur énergie de l’hydrogène et des sulfates de la roche hôte. Elles alimentent ainsi les espèces restantes», explique-t-elle.
Le fait d’ajouter des déchets nucléaires dans le milieu change complètement la donne. Vitrifiés, scellés dans des conteneurs en acier, entourés d’une épaisse couche de bentonite auto-obturante, puis enterrés à des centaines de mètres de profondeur dans des couches d’argile à Opalinus, les déchets radioactifs sont isolés de l’environnement local de manière étanche. Mais la corrosion, inévitable, des conteneurs en acier conduit à la production d’hydrogène.
Faire baisser la pression
Il y a cinq ans, Rizlan Bernier-Latmani et ses chercheurs ont transporté leur hypothèse sur le terrain. «Pendant deux ans, nous avons soumis des bactéries souterraines à des niveaux d’hydrogène croissants, en plein milieu de la roche d’argile à Opalinus, sur le site du Mont Terri, dans le canton du Jura», explique Rizlan Bernier-Latmani. Tout au long de ce laps de temps, ils ont examiné la composition de la population de bactéries et les changements individuels chez celles-ci. Autant quant à leur capacité à maintenir des voies biochimiques qu’aux protéines qu’elles produisent réellement.
Une fois que les bactéries eurent consommé tout l’oxygène et le fer disponibles, les chercheurs ont observé un changement dans leurs effectifs de population et dans leur métabolisme. Les deux critères étaient déterminés par la disponibilité croissante d’hydrogène. «Deux des espèces de bactéries capables d’utiliser l’hydrogène pour actionner leur métabolisme ont proliféré, alors que les autres espèces ont profité de leur croissance», explique Rizlan Bernier-Latmani. C’était une bonne nouvelle, puisque la prolifération de la communauté bactérienne contribuait à empêcher l’accumulation d’hydrogène.
Une barrière biologique
Dès lors, comment mettre à profit ces découvertes pour rendre les dépôts de déchets nucléaires plus sûrs? Bernier-Latmani propose d’ajouter un quatrième confinement, biologique cette fois. «Nous pourrions ajouter une couche de matériau poreux entre la bentonite et la roche hôte. Cette couche poreuse offrirait une niche idéale pour des bactéries qui se nourriraient des sulfates de la roche hôte et de l’hydrogène des conteneurs corrodés», dit-elle.
Mais un problème continue à tarabuster les chercheurs: les études génomiques de la communauté bactérienne suggèrent que les microorganismes pourraient avoir la capacité de transformer l’hydrogène en méthane, ce qui serait une conséquence moins favorable. «Il y a six mois, nous avons essayé de provoquer une méthanogenèse au Mont Terri. Nous attendons toujours de l’observer.»
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Contacts
Sandrine Perroud, Service de presse de l'EPFL [email protected] ou +41 79 656 32 09
Rizlan Bernier-Latmani, professeure associée EPFL [email protected] ou +41 79 848 41 99
Alexandre Bagnoud, collaborateur scientifique [email protected] ou + 41 79 766 36 41
Matériel de presse
Documents: http://bit.ly/bacteria_nuclear