La digestion de l'uranium

Jusqu’à il y a un an environ, le nucléaire avait le vent en poupe en raison d’une augmentation de la consommation mondiale en énergie et du soutien du public en faveur d’une production énergétique carboneutre. Puis il y eut Fukushima. Pratiquement d’un jour à l’autre, l’avenir de l’énergie nucléaire est devenu plus incertain. La Suisse et l’Allemagne, par exemple, ont décidé de s’en passer complètement. Cependant, la demande en uranium ne devrait pas baisser pour autant : les états-Unis ont récemment approuvé le financement de deux nouveaux réacteurs nucléaires et de nombreuses nouvelles centrales sont prévues en Asie et en Europe de l’est.

L’uranium est un élément naturellement radioactif dont on trouve des traces à travers toute la croûte terrestre, particulièrement sous forme d’uraninite. Ce minerai est extrait et traité pour donner de l’uranium oxydé, soluble à l’eau et… extrêmement toxique. Relâché dans l’environnement, celui-ci peut facilement atteindre la nappe phréatique, contaminant l’eau potable, puis les rivières. Dès lors, quelles stratégies peut-on envisager autour des mines et sites de traitement d’uranium désaffectés pour empêcher les agents contaminants d’atteindre les eaux souterraines?

« Il est impossible de dégrader un métal ou même un radionucléide, mais ce que l’on peut faire, c’est le transformer en quelque chose de peu soluble », explique Rizlan Bernier-Latmani, directrice du Laboratoire de microbiologie environnementale de l’ENAC. Or la nature semble avoir déjà trouvé un moyen de le faire. Il s’avère que plusieurs bactéries ont un métabolisme capable de traiter l’uranium soluble en le transformant en minuscules nanoparticules d’uraninite qui, elles, sont insolubles. Mais comment faire pour que ces bactéries soient assez près de l’uranium pour pouvoir le traiter? Facile : elles sont déjà sur place!

Tout comme le corps humain, le sous-sol terrestre grouille de bactéries. Ces communautés microbiennes passent une bonne partie de leur temps sous terre à l’état latent. Une « nourriture adéquate » pourrait suffire à les activer pour qu’elles immobilisent l’uranium en le transformant, par leur métabolisme, en uraninite insoluble – protégeant ainsi nappes phréatiques et êtres humains de la pollution. Et voilà le problème résolu! Du moins, c’est ce que l’on croyait.

« Nous avons commencé à étudier ces nanoparticules d’uraninite – en particulier leur stabilité à l’oxydation, car c’est cette dernière qu’il faut éviter. Alors nous avons réalisé que l’uraninite n’était pas l’unique produit formé », explique la professeure. En fait, la majorité de l’uranium prenait un autre chemin à travers le métabolisme bactérien. Au lieu d’être bien immobilisé sous terre sous forme de nanoparticules insolubles, l’uranium se trouvait aggloméré en mèches de cheveux, à l’extérieur des bactéries comme des tentacules. Et ce composé s’est révélé nettement plus réactif que l’uraninite, avec de grandes chances de pénétrer dans le cycle hydrologique.

Quel est au juste ce nouveau composé et d’où vient-il? « Nous ne savons pas exactement ce qui en cause la formation car en théorie, la thermodynamique voudrait que ce soit de l’uraninite qui se constitue », admet Rizlan Bernier-Latmani. D’infimes variations de paramètres tels la composition exacte de la population microbienne, la nature du sol ou la nappe phréatique pourraient jouer un rôle dans ce processus. Pour étudier ces détails insaisissables, l’équipe de la professeure est sortie du laboratoire conduire des recherches sur un ancien site d’extraction d’uranium. Cela leur permet de se rendre compte des variations naturelles sur le terrain, qui seraient difficiles à explorer en laboratoire.

Comprendre la façon dont une bactérie métabolise l’uranium exige des connaissances pointues en chimie, microbiologie et génie de l’environnement. Rizlan Bernier- Latmani et son équipe possèdent cette expertise complexe. La professeure espère prochainement « trouver comment dicter la conduite des bactéries et ainsi contrôler quelles substances elles produisent afin de s’assurer de la formation immédiate de nanoparticules insolubles d’uraninite ».