Projet ANR-10-RMNP-0003 – MEMFIS : Membranes Fonctionnalisées Innovantes pour la Séparation de Radioéléments
Programme : Matériaux Fonctionnels et Procédés Innovants (MATETPRO) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Madame Agnes Grandjean (CEA MARCOULE)
Partenaires : Institut de Chimie Séparative de Marcoule; Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux - Institut Charles Gerhardt Montpellier; CERAMIQUES TECHNIQUES INDUSTRIELLES; O.T.N.D. - ONET TECHNOLOGIES NUCLEAR DECOMMISSIONING; O.T.N.D. - ONET TECHNOLOGIES NUCLEAR DECOMMISSIONING
Montant : 763121.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : Quel que soit le secteur d’application, les règlements en matière de rejets d’eaux usées sont de plus en plus sévères et nécessitent de mettre en pratique des techniques de retraitement innovantes pour tenir compte des préoccupations environnementales de notre société. Peut être encore plus que toute activité industrielle, une forte exigence de l’industrie nucléaire est de parvenir à des rejets radioactifs aussi bas que le permettent les meilleures technologies disponibles à un coût économiquement acceptable. En France, l'activité de ces rejets est très inférieure aux normes en vigueur, et en constante diminution ces dernières années. Néanmoins, pour l'amener à un niveau proche de zéro, objectif ambitieux, il est nécessaire de faire appel à des techniques de traitement innovantes. Les besoins de l’industrie nucléaire en épuration d’eau concernent (i) les installations fixes (réacteurs de puissance et stations de traitement des effluents liquides) et (ii) des prestations ponctuelles plus ciblées sur des déchets spécifiques, et souvent à l’étranger. D’une manière générale, le traitement d’effluent nécessite une filtration des particules et l’extraction d’une série de radionucléides tels que le césium, strontium, cobalt, nickel, etc, par des sorbents sélectifs. Les procédés actuels d’extraction, simples et robustes présentent chacun des inconvénients à résoudre : par exemple, dans le cas des résines échangeuses d’ions  classiques, d’une part leur capacité est limitée, et l’eau conserve une certaine activité essentiellement due au 60Co. D’autre part le caractère irradiant des éléments extraits peut dans certains entrainer une détérioration des résines en conditions de stockage. Dans le cas des procédés de co-précipitation, la quantité d’effluents ainsi générés est élevée et la récupération des particules après précipitation reste une étape limitante. 
L’objectif de ce projet est de proposer un procédé de filtration-complexation membranaire pour la décontamination des effluents radioactifs, concurrentiel par rapport aux procédés actuels. L’utilisation de membrane est effectivement intéressante dans un souci d’une part de limiter les effluents et d’autre part de considérer le devenir du radioélément extrait. L’originalité de ce projet tient du fait qu’en plus du pouvoir extractant des éléments solubles par les composés inorganiques greffés dans la porosité, les membranes choisies en fonction  de la taille de leurs macropores permettront également la filtration des particules présentes dans les solutions.Le développement de techniques membranaires fonctionnalisées implique un champ de recherches interdisciplinaires regroupant chimistes, pour la synthèse de nouveaux matériaux et de leur complexant spécifiques, physico-chimistes, pour la caractérisation de ces matériaux et la description de leurs propriétés de transport, mais aussi spécialistes du génie chimique pour l’optimisation de la mise en œuvre des procédés à l’échelle industrielle. Le savoir faire et l’expérience des différentes équipes partenaires permet ainsi de réaliser cette mixité des différentes disciplines : du point de vue « académique » une équipe de chimistes sera en charge des synthèses de matériaux et de leur fonctionnalisation, la seconde équipe de recherche de ce consortium  suivra leur caractérisation ; du côté industriel, un industriel spécialiste des membranes de filtration  ainsi qu’un industriel de la décontamination des effluents radioactifs font partie intégrante de ce projet. Les récents développements apportés par nos équipes dans l’étude expérimentale de l’utilisation de supports solides fonctionnalisés par des groupements d’échangeurs ioniques spécifiques du Cs, nous permettent d’envisager à l’issu de ce projet leur transposition à une échelle industrielle, à l’aide des équipes industrielles partenaires du projet. La généralisation de ce concept à d’autres radioélements sera un challenge scientifique et technologique à relever si ce projet est accepté.