FR2639652A1 - Adsorbent for uranium comprising bacterial cells - Google Patents

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Abstract

Adsorbent for uranium comprising bacterial cells from fermentation of the amino acids belonging to the species Brevibacterium or to the species Corynebacterium. The adsorbent according to the invention makes it possible to adsorb and to recover the uranium present in the water released during the extraction and enrichment of nuclear fuels.

Description

La présente invention concerne des adsorbants de l'ura- nium utilisant des cellules de bactéries de fermentation des acides aminés. The present invention relates to uranium adsorbents using amino acid fermentation bacteria cells.

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.
Constant progress has been made towards using
Uranium and thorium as sources of nuclear energy. Nuclear power is expected to dominate in the years to come.

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. Terrestrial uranium resources are estimated at 5 million tonnes on continents, while huge uranium resources, which amount to 4 billion tonnes, are dissolved in seawater.

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. In addition, with the progress of the nuclear industry, the urgent and serious problem of treating and recovering water containing radioactive waste released during the extraction and enrichment of fuel elements has appeared. nuclear such as uranium, thorium, etc., which goes hand in hand with the energizing of these elements. In addition, it is essential for the use of nuclear energy to recover and regenerate the nuclear fuels used and, to do this, it is desirable to have a safer and more economical process.

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.
The present invention makes it possible to adsorb and recover
Uranium from Water containing Uranium released during a series of nuclear fuel element extraction processes to recover and reuse Uranium safely and economically.

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). As a process for adsorbing uranium using microorganisms, there is known a process using algae (Japanese patent application open to public inspection 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.  In addition, actinomycetes, bacteria, yeasts and fungi have been studied for their uranium adsorption capacity (Marine Chemistry, 15 (11), 681-686, 1983). In the course of the selection test, bacteria belonging to the genus Bacillus and to the genus E. coli were studied. Among the 4 types of microorganisms mentioned above, actinomycetes have been shown to have an excellent ability to condense 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.
In addition to uranium, the algae or cells of microorganisms mentioned above such as actinomycetes, bacteria, etc., all largely adsorb heavy metals such as cadmium, cobalt, nickel, copper, etc. As a result, attempts have been made to selectively develop inexpensive adsorbents for uranium. Attempts have also been made to develop adsorbents having a better adsorption capacity for uranium.
To meet this desire, the present invention provides uranium adsorbents and was carried out on the basis of the observation that bacteria cells adsorbing fermentation of determined amino acids can adsorb uranium selectively with an excellent capacity. 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. More specifically, the present invention relates to uranium adsorbents characterized in that they comprise bacteria bacteria for fermentation of amino acids belonging to the genus Brevibacterium or to the genus 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.
There is no particular limitation with regard to the types of amino acid fermentation bacteria, but the bacteria used for the fermentation of glutamic acid and lysine can be widely used and the bacteria used otherwise for fermentation arginine, histidine, glutamine, alanine, lornithine, aspartic acid, citrulline, threonine, etc. Examples of fermentation bacteria include Brevibacterium flavum,
Brevibacterium lactofermentam, Corynebacterium glutamicum, etc. We can cultivate these bacterial cells independently in order to make them proliferate, but we prefer to use the cells constituting waste released during the fermentation of amino acids since they are inexpensive and because 'they are used effectively. The culture supernatant may not be completely eliminated from the cells. To isolate the cells, any method of centrifugation and filtration can be used. Alternatively, the cells can be precipitated beforehand by adding a precipitation agent or the like, before isolation. In the case of the use of a filter aid in the filtration process, the container system
The filter aid to adsorb the uranium in the state. However, it is preferred to proceed by centrifugation because the contaminants are present in less quantity. If necessary and if desired, the cells obtained are washed with water.

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. The cells can be used as an uranium adsorbent in the form of a suspension or cake. Furthermore, the cells can also be immobilized using a polyacrylamide gel, etc., and the immobilized cells can be used. Adsorption can be carried out by means of a discontinuous system in which the cells are added to a uranium-containing liquid. In addition, in the case where the cells are immobilized, the immobilized cells can be introduced into a column to allow continuous treatment. In all cases, on an industrial scale, it is desirable to put the waste in which the uranium was recovered by adsorption in contact with fresh cells, thereby increasing the recovery rate. The cells brought into contact with the waste are brought into contact with a fresh liquid containing uranium to increase the amount of uranium adsorbed. Then, we elect uranium from them.

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.  The elution of uranium can be achieved by bringing the cells into contact with an acid or a base. The acid or base can be in the form of a buffer solution. Mention may be made of sodium carbonate as an example of eluent.

Les cellules obtenues après L'éluvion de L'uranium peuvent être de nouveau utilisées pour L'adsorption de L'uranium. The cells obtained after uranium uranium can be used again for uranium adsorption.

Ou bien encore, on peut se débarrasser des cellules en les détruisant par Le feu.Or else, we can get rid of the cells by destroying them with fire.

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.  Furthermore, when the cells are used for the purification of a liquid containing waste, etc., without being intended for the recovery of uranium, they can be solidified using concrete, etc., without Elute the uranium, and the solidified cells can be eliminated.

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. There is no particular limitation with regard to the type of liquid containing uranium and this can be, for example, a liquid containing waste released during the enrichment process of a nuclear fuel, a liquid containing waste released during the processing of a nuclear fuel, a liquid containing extraction waste, a liquid containing phosphate, sea water, etc.

D'autres avantages et caractéristiques de L'invention apparaîtront mieux dans Les exemples non limitatifs suivants. Other advantages and characteristics of the invention will appear better in the following nonlimiting examples.

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.
Example 1
20 mg (dry weight) of wet cells of Brevibacterium flavum (strain deposited on September 9, 1975 at the Japanese Institute for Research on Fermentations under the number FERM-P 3247) which are fermentation bacteria of glutamic acid and 20 mg (dry weight) of Bacillus subtilis wet cells were added to 100 ml of an aqueous solution of U02 (N03) 2 having a uranium concentration of 10 ppm, respectively. Each mixture was stirred at 300C for 1 h. Next, the cells were separated and the uranium concentration of the supernatant was measured using an inductively coupled plasma device to measure the concentration of metal ions (Quantometer ICPQ-100, Shimadzu Seisakusho) to determine the amount of adsorbed uranyl ions. The results obtained are presented in the following table
Uranium adsorption rate
Brevibacterium flavum 99.2 X
Bacillus subtilis 97.3 X
Example 2
20 mg (dry weight) of Brevibacterium flavum (FERM-P nO 3247) were added to different amounts of an aqueous solution of U02 (N03) 2 having a uranium concentration of 20 ppm, respectively. Each mixture was stirred for 30 ° C for 1 h. Then, the cells were separated and the uranium concentration of the supernatant was measured in the same way as in Example 1. The results obtained are presented in the following table
Aqueous solution Adsorption rate Amount of uranium adsorbed uranium ~ uranium in cells
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
Example 3
20 mg (dry weight) of Brevibacterium wet cells
o flavum (FERM-P n 3247) and 20 mg (dry weight) of Bacillus subtilis were added to an aqueous solution containing 4 x 10 5 M of each of the following: cadmium (cadmium chloride), cobalt (cobalt chloride ), copper (cupric chloride), manganese (manganese chloride), nickel (nickel chloride), zinc (zinc chloride) and uranium (uranyl nitrate) and having a pH of 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.
Each mixture was stirred at 300C for 1 h. Then, the cells were separated and the concentration of metal ions in the supernatant was measured with an inductively coupled plasma device to measure the concentration of metal ions (Quantometer ICPQ-100, Shimadzu Seisakusho) to determine the amount of each adsorbed metal ions. The results obtained are presented in the following table:
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
EXAMPLE 4
The quantity of each of the metal ions adsorbed on Corynebacterium glutamicum (strain deposited on September 9, 1975 at the Japanese Institute for Research on Fermen was determined.
oations under FERM-P 3250). Results similar to those of Examples 1 to 3 were obtained.

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. It is thus found that by using the adsorbent according to the present invention, the uranium contained in water can be recovered selectively and efficiently. As a result, the present invention not only makes it possible to extract uranium from new sources such as sea water, etc., but also to treat liquids containing wastes containing uranium.

Différentes modifications peuvent être apportées à l'invention sans sortir de son cadre.  Various modifications can be made to the invention without departing from its scope.

Claims (1)

REVENDICATION CLAIM 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.  Uranium adsorbent characterized in that it comprises amino acid fermentation bacteria cells belonging to the genus Brevibacterium or to the genus Corynebacterium.
FR8914071A 1988-10-26 1989-10-26 URANIUM ADSORBENT COMPRISING BACTERIAL CELLS Expired - Lifetime FR2639652B1 (en)

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