Absorption du césium : une nouvelle découverte

Yamauchi Yûsuke a réussi à obtenir du bleu de Prusse mésoporeux en ajoutant des polymères solubles dans l’eau à une solution de bleu de Prusse.

Dans le même temps, Yamauchi Yûsuke, un chercheur indépendant, et ses collègues du Centre international des matériaux nanoarchitectoniques du NIMS ont créé un matériau mésoporeux capable d’absorber le césium à partir du bleu de Prusse — un pigment à base de sulfate de fer d’un bleu profond caractéristique. Le bleu de Prusse se présente sous la forme de cristaux cubiques ayant une structure en treillis dont les interstices ont la capacité d’absorber le césium. Cette structure a la particularité de subsister, même quand elle est ingérée, et c’est pourquoi on utilise parfois le bleu de Prusse en tant que détoxifiant en cas d’ingestion de doses massives de césium. Mais jusqu’à ces derniers temps, le bleu de Prusse n’absorbait pas le césium d’une façon très efficace. Yamauchi Yûsuke et ses collègues ont réussi à augmenter la capacité d’absorption du césium de ce pigment en créant des cristaux de bleu de Prusse avec une structure mésoporeuse.

La structure de surface (à gauche) et la structure interne (à droite) du bleu de Prusse mésoporeux. La surface est composée de pores minuscules dont la profondeur est beaucoup plus importante que la largeur. (Avec l’aimable autorisation de Yamauchi Yûsuke pour les photographies)

Auparavant, des chercheurs avaient tenté d’obtenir le même résultat en utilisant des matériaux poreux avec une grande surface de contact. Mais ils n’avaient pas obtenu de résultats satisfaisants avec des cristaux à pores ouverts fabriqués dans un moule classique.

« Nous avons essayé de créer des pores dans les cristaux », explique Yamauchi Yûsuke. Cette nouvelle méthode de synthèse consiste à fabriquer des particules de bleu de Prusse uniformes et à ajouter à la solution des polymères solubles qui se fixent à la surface des particules. Il suffit de rendre la solution acide pour que les parties où il n’y a pas de polymères se dissolvent et laissent place à d’innombrables petits pores.

Yamauchi Yûsuke en train d’examiner la structure cristalline du bleu de Prusse mésoporeux

« Notre objectif, c’était d’obtenir une surface de contact la plus grande possible », continue Yamauchi Yûsuke. « Pour y parvenir, nous avons créé, de façon irrégulière, des pores de toutes tailles, grands et petits, à l’intérieur des cristaux. » Les cristaux ainsi obtenus ont une surface de contact de 330 mètres carrés par gramme, soit dix fois plus que le bleu de Prusse ordinaire. Ce qui signifie qu’ils ont la capacité d’absorber dix fois plus de césium. » Yamauchi Yûsuke espère que ce nouveau matériau pourra être utilisé pour traiter des substances contaminées, entre autres les sols.

Il va falloir beaucoup de temps pour se débarrasser des matières radioactives rejetées par la centrale de Fukushima à l’occasion de la catastrophe de mars 2011. Il faudra aussi résoudre plusieurs problèmes avant que le nouveau matériau mis au point par Yamauchi Yûsuke fasse l’objet d’une production et d’une utilisation à grande échelle. Mais les laboratoires de l’Institut national de la science des matériaux de Tsukuba ont d’ores et déjà pris les devants dans le combat contre la pollution radioactive.

(D’après un article en japonais de Satô Narumi. Photographies de Kawamoto Seiya)