Brevet FR2639652A1 — publié le 19900601

La présente invention concerne des adsorbants de l'ura- nium utilisant des cellules de bactéries de fermentation des acides aminés. Des progrès constants ont été réalisés en vue d'utiliser L'uranium et le thorium comme sources d'énergie nucléaire. On prévoit que l'énergie nucléaire sera prépondérante dans tes années à venir. Les ressources terrestres en uranium sont estimées à 5 mitlions de tonnes sur Les continents, tandis que des ressources énormes en uranium, qui s'élèvent à 4 milliards de tonnes, sont dissoutes dans L'eau de mer. Par tailleurs, avec les progrès de l'industrie nucléaire, est apparu le problème urgent et sérieux du traitement et de la récupération de L'eau contenant des déchets radio-actifs libérée au cours de L'extraction et de L'enrichissement des éléments combustibles nucléaires tels que L'uranium, Le thorium, etc., qui va de pair avec la mise en va leur de ces éléments sur te plan énergétique. En outre, il est essentiel pour l'utilisation de l'énergie nucléaire de récupérer et régénérer les combustibles nucléaires utilisés et,pour ce faire, il est souhaitable de disposer d'un procédé plus sûr et plus économique. La présente invention permet d'adsorber et de récupérer L'uranium provenant de L'eau contenant de L'uranium libérée au cours d'une série de processus d'extraction des éléments combustibLes nucléaires afin de récupérer et réutiliser L'uranium de façon sure et économique. Comme procédé d'adsorption de L'uranium à L'aide de micro-organismes, on connait un procédé utilisant des algues (demande de brevet japonais ouverte à l'inspection publique nO 50-73810). En outre, on a étudié les actinomycètes, les bactéries, les Levures et les champignons en ce qui concerne leur capacité d'adsorption de L'uranium (Marine Chemistry, 15 (11), 681-686, 1983). Au cours de L'essai de sélection, on a étudié des bactéries appartenant au genre Bacillus et au genre E. coli. Parmi les 4 types de micro-organismes mentionnés ci-dessus, les actinomycètes se sont révélés présenter une excellente aptitude à condenser L'uranium. Outre L'uranium, les algues ou cellules de microorganismes mentionnées ci-dessus teLs que les actinomycètes, les bactéries, etc., adsorbent toutes largement les métaux lourds tels que Le cadmium, le cobalt, Le nickel, Le cuivre, etc. De ce fait, on a cherché à développer de façon sélective des adsorbants peu coûteux pour L'uranium. On a cherché aussi à développer des adsorbants présentant une meilLeure capacité d'adsorption de luranium Pour répondre à ce souhait, la présente invention propose des adsorbants de L'uranium et a été réalisée sur la base de la constatation que les cellules de bactéries adsorber de fermentation des acides aminés déterminées peuvent adsorber L'uranium de façon séLective avec une exceLlente capacite d'adsorption. PLus précisément, La présente invention concerne des adsorbants de L'uranium caractérisés en ce qu'ils comprennent des cellules de bactéries de fermentation des acides aminés appartenant au genre Brevibacterium ou au genre Corynebacterium. IL n'existe pas de Limitation particuLière en ce qui concerne les types de bactéries de fermentation des acides aminés, mais on peut utiliser largement les bactéries utilisées pour La fermentation de L'acide glutamique et de La lysine et Les bactéries utilisées autrement pour La fermentation de L'arginine, de l'histi- dine, de La glutamine, de l'alanine, de ltornithine, de L'acide aspartique, de la citrulline, de ta thréonine, etc. Des exemples de bactéries de fermentation comprennent Brevibacterium flavum, Brevibacterium lactofermentam, Corynebacterium glutamicum, etc.On peut cultiver ces cellules bactériennes indépendamment en vue de les faire proLiférer, mais on préfère utiliser les cellules constituant des déchets Libérées au cours de ta fermentation des acides aminés étant donné qu'elles sont peu coûteuses et qu'elles sont utilisées de façon efficace. Le surnageant de culture peu ne pas etre compLétement éliminé des cellules. Pour isoler Les cellules on peut utiliser un procédé quelconque de centrifugation et de fittra- tion. Ou bien encore, on peut précipiter Les cellules au préalable en ajoutant un agent de précipitation ou analogue, avant l'isole- ment.Dans le cas de l'utilisation d'un adjuvant de filtration dans le procédé par filtration, on peut utiliser le système contenant L'adjuvant de filtration pour adsorber L'uranium én l'état. Cependant, on préfère procéder par centrifugation car les contaminants sont présents en moins grande quantité. Si nécessaire et si on le souhaite, les cellules obtenues sont lavées à L'eau. On peut utiliser les cellules comme adsorbant de l'ura- nium sous forme d'une suspension ou d'un gâteau. Par ailleurs, on peut également immobiliser Les cellules à L'aide d'un gel de polyacrylamide, etc., et on peut utiliser les cellules immobilisées. On peut réaliser L'adsorption au moyen d'un système discontinu dans lequel les cellules sont ajoutées à un liquide contenant de l'ura- nium. En outre, dans Le cas où t'on immobilise Les ceLLuLes, Les cellules immobilisées peuvent être introduites dans une colonne pour permettre un traitement en continu.Dans tous les cas, à l'échelle industrielle, il est souhaitable de mettre les déchets dans lesquels l'uranium a été récupéré par adsorption en contact avec des cellules fraiches pour ainsi augmenter le taux de récupération. Les cellules mises en contact avec Les déchets sont mises en contact avec un Liquide frais contenant de L'uranium pour faire croître la quantité d'uranium adsorbé. Puis, on élue L'uranium de celles-ci. On peut realiser L'élution de L'uranium en mettant en contact les cellules avec un acide ou une base. L'acide ou la base peut etre sous forme d'une solution tampon. On peut citer le carbonate de sodium comme exemple -d'éluant. Les cellules obtenues après L'éluvion de L'uranium peuvent être de nouveau utilisées pour L'adsorption de L'uranium. Ou bien encore, on peut se débarrasser des cellules en les détruisant par Le feu. Par ailleurs, Lorsque les cellules sont utilisées pour la purification d'un Liquide contenant des déchets, etc., sans être destinées à la récupération de L'uranium, elles peuvent être solidifiées à L'aide d'un béton, etc., sans en éluer L'uranium, et les cellules solidifiées peuvent être éliminées. Il n'existe pas de limitation particulière en ce qui concerne le type du liquide contenant de L'uranium et celui-ci peut être, par exemple, un liquide contenant des déchets Libéré au cours du processus d'enrichissement d'un combustible nucléaire, un liquide contenant des déchets libéré au cours du traitement d'un combustible nucléaire, un liquide contenant des déchets d'extraction, un Liquide contenant du phosphate, l'eau de mer, etc. D'autres avantages et caractéristiques de L'invention apparaîtront mieux dans Les exemples non limitatifs suivants. Exemple 1 20 mg (poids sec) de cellules humides de Brevibacterium flavum (souche déposée le 9 septembre 1975 à L'institut japonais de o recherche sur les fermentations sous le n FERM-P 3247) qui sont des bactéries de fermentation de l'acide glutamique et 20 mg (poids sec) de cellules humides de Bacillus subtilis ont été ajoutés à 100 ml d'une solution aqueuse de U02(N03)2 ayant une concentration en uranium de 10 ppm, respectivement. Chaque mélange a été agité à 300C pendant 1 h. Ensuite, les cellules ont été séparées et la concentration en uranium du surnageant a été mesurée à L'aide d'un appareil à plasma à couplage inductif pour mesurer la concentration des ions métalliques (Quantometer ICPQ-100, Shimadzu Seisakusho) pour déterminer la quantité d'ions uranyle adsorbés.Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant Taux d'adsorption de L'uranium Brevibacterium flavum 99,2 X Bacillus subtilis 97,3 X Exemple 2 20 mg (poids sec) de Brevibacterium flavum (FERM-P nO 3247) ont été ajoutés à différentes quantités d'une solution aqueuse de U02(N03)2 ayant une concentration en uranium de 20 ppm, respectivement. Chaque mélange a été agité pendant 3O0C pendant 1 h. Puis, les cellules ont été séparées et la concentration en uranium du surnageant a été mesurée de la même façon que dans l'exemple 1.Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant Solution aqueuse Taux d'adsorption Quantité d'uranium adsorbé d'uranium ~ de l'uranium dans les cellules 100 ml 98,5 X 99,2 mg/g 300 ml 69,2 X 209,1 mg/g 500 ml 47,3 X 238,2 mg/g Exemple 3 20 mg (poids sec) de cellules humides de Brevibacterium o flavum (FERM-P n 3247) et 20 mg (poids sec) de Bacillus subtilis ont été ajoutés à une solution aqueuse contenant 4 x 10 5 M de chacun des éléments suivants : cadmium (chlorure de cadmium), cobalt (chlorure de cobalt), cuivre (chlorure cuivrique), manganèse (chlorure de manganèse), nickel (chlorure de nickel), zinc (chlorure de zinc) et uranium (nitrate d'uranyle) et ayant un pH de 5. Chaque mélange a été agité à 300C pendant 1 h. Puis, les cellules ont été séparées et la concentration des ions métalliques dans le surnageant a été mesurée avec un appareil à plasma à couplage inductif pour mesurer la concentration des ions métalliques (Quantometer ICPQ-100, Shimadzu Seisakusho) pour déterminer la quantité de chacun des ions métalliques adsorbes. Les résultats obtenus sont présentés dans Le tableau suivant : Brevibacterium flavum Bacillus subtilis Cd 6,5 X 16,8 X Co 3,3 7,8 Cu 33,5 63,3 Mn 2,5 9,3 Ni 4,3 90,5 Zn 3,5 9,5 U 93,5 60,8 ExempLe 4 On a déterminé la quantité de chacun des ions métalliques adsorbés sur Corynebacterium glutamicum (souche déposée le 9 septembre 1975 à L'institut japonais de recherche sur les fermen o tations sous le n FERM-P 3250). On a obtenu des résultats sem- blables à ceux des exemples 1 à 3. On constate ainsi qu'en utilisant l'adsorbant selon la présente invention, on peut récupérer de façon sélective et efficace L'uranium contenu dans l'eau. Il en resulte que la présente invention permet non seulement d'extraire l'uranium de nouvelles sources telles que l'eau de mer, etc., mais aussi de traiter Les liquides renfermant des déchets contenant de L'uranium. Différentes modifications peuvent être apportées à l'invention sans sortir de son cadre. REVENDICATION Adsorbant de L'uranium caractérisé en ce qu'il comprend des cellules de bactéries de fermentation des acides aminés appartenant au genre Brevibacterium ou au genre Corynebacterium.