12 Janvier 2017  |  Sécurité
Publié dans Sécurité Environnement 04/2016

Des bactéries pour sécuriser le stockage des déchets nucléaires

Dans une étude récente, une équipe de chercheurs de l’EPFL a découvert une communauté́ microbienne constituée de sept espèces de bactéries d’origine naturelle, qui pourraient consommer l’hydrogène accumulé dans les dépôts de déchets nucléaires souterrains. Mais ces micro-organismes pourraient aussi transformer l’hydrogène en méthane, ce qui serait une conséquence moins favorable.

Des scientifiques ont peut-être trouvé un allié inattendu pour le stockage des déchets nucléaires. Dans une étude récente, une équipe de chercheurs de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) a découvert une communauté́ microbienne constituée de sept espèces de bactéries. Celles-ci vivent à des centaines de mètres sous la surface du sol, dans les couches de roche qui ont précisément été́ choisies pour héberger les déchets nucléaires en Suisse.
Ces bactéries sont loin de constituer une menace pour le stockage; les scientifiques ont même découvert qu’on pouvait les utiliser pour en accroitre la sécurité́, moyennant un ajustement dans la conception des sites de dépôt des déchets nucléaires. En effet, 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 la roche hôte. L’étude est publiée dans la revue Nature Communications.
Il faut environ 200’000 ans pour que la radioactivité́ du combustible nucléaire usagé revienne au niveau de celle 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 solidité́ de ses barrières protectrices, conçues pour contenir les radiations. Ces études ont toutefois négligé́ un facteur clé́: 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, auteur principal de l’étude, elles vont se jeter sur n’importe quelle source d’énergie disponible. «Dans des échantillons d’eau prélevés à 300 m sous terre, au laboratoire souterrain du Mont Terri, nous avons déniché́ une communauté́ de bactéries formant une chaîne alimentaire fermée. Beaucoup d’entre elles n’avaient encore jamais été́ observées. Dans ces conditions idéales, les espèces qui sont à la base de cette chaine 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 dégage de l’hydrogène.
 
Faire baisser la pression
Il y a cinq ans, Rizlan Bernier-Latmani et ses chercheurs ont transposé 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. Pendant toute cette période, ils ont examiné la composition de la population de bactéries et ses changements individuels, quant à leur capacité́ à maintenir des voies biochimiques et aux protéines qu’elles produisent.
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 disponibilité́ croissante de l’hydrogène. «Deux des espèces de bactéries capables d’utiliser l’hydrogène pour actionner leur métabolisme ont proliféré́, alors que les autres espèces ont profité de leur croissance», explique Rizlan Bernier-Latmani. C’était une bonne nouvelle, puisque la prolifération de la communauté́ 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», déclare-t-elle.
Mais un problème continue à tarabuster les chercheurs: les études génomiques de la communauté́ bactérienne suggèrent que les micro-organismes pourraient avoir la capacité́ 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 pouvoir l’observer.»
 
Rizlan Bernier-Latmani
Professeur associée
EPFL
Tél. 021 693 50 01
rizlan.bernier-latmani@epfl.ch
 
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