Nous avons demandé à Jacques Lacombe, ingénieur chercheur à l’ISEC, de nous présenter les perspectives industrielles de cette innovation.
Le procédé ELIPSE (Élimination de Liquides par Plasma Sous Eau) est couvert par deux brevets.
Il est l’aboutissement de 20 ans de travaux de développement réalisés en collaboration avec le Limoges Plasma Chemistry Laboratory (2002-2012), puis financés par le CEA (2013-2016) et Bpifrance (projets MILOR 2017-2022 et ECCLOR 2023-2027).
Il a été présenté au salon World Nuclear Exhibition 2025, à Paris, et fait partie des candidats aux Innovation Awards.
Techniques de l’ingénieur : En quoi l’élimination de certains liquides organiques radioactifs est-elle problématique ?
Jacques Lacombe : L’industrie nucléaire, mais aussi les centres R&D, les hôpitaux, les laboratoires d’imagerie médicale et les universités produisent toutes sortes de LOR, en particulier des solvants, des huiles techniques ou encore des liquides scintillants.
Or, pour éviter les risques de dissémination des solutions radioactives dans l’environnement, les déchets radioactifs doivent être conditionnés sous une forme physique stable. Avant de pouvoir être éliminés par une filière classique de traitement de déchets radioactifs à moyenne ou faible activité, ces déchets doivent donc être transformés en solides.
Pour le traitement des liquides de faibles et moyennes activités, le procédé classique consiste ainsi à mélanger le liquide avec une matrice cimentaire. Malheureusement, ces déchets organiques ont un point commun : ils ne peuvent pas être traités par les filières classiques de type cimentation, car il n’existe pas de compositions cimentaires permettant de les incorporer directement.
En outre, la destruction thermique n’est pas non plus envisageable pour les LOR contenant des substances, comme le chlore ou le phosphore (PCB, TPB, TPH, etc.), à cause des dégagements gazeux très corrosifs.
En clair, il n’existe pas de solution de traitement satisfaisante pour ces déchets !
Comment le procédé ELIPSE répond-il à ces enjeux ?
L’acronyme ELIPSE signifie Élimination de Liquides par Plasma Sous Eau. Le procédé consiste à oxyder et détruire les chaînes carbonées à l’aide d’une torche à plasma immergée sous eau, au sein d’un réacteur. L’huile ou le solvant à traiter est injecté au cœur du dard plasma, qui le décompose en H2O et CO2 ( un peu de CO). Comme l’ensemble est immergé, les espèces radioactives sont instantanément mises en solution aqueuse et le liquide devient donc compatible avec la cimentation, contrairement aux huiles qui ne peuvent pas être incorporées directement dans une matrice cimentaire.
Quelles sont les applications potentielles du procédé ELIPSE ?
Les liquides organiques radioactifs issus de la recherche, des hôpitaux ou de l’industrie nucléaire posent de vrais défis. En outre, ils ne sont pas les seuls à être problématiques : on peut également citer les lixiviats de décharge ou de sites contaminés, les armes chimiques, les déchets pharmaceutiques et toutes sortes de produits chimiques.
Notre procédé à l’énorme avantage d’être flexible et polyvalent, puisqu’il peut, en théorie, s’adapter à tous types de déchets toxiques non nucléaires. Par ailleurs, le passage d’un type de déchet à l’autre peut être très rapide, puisqu’il suffit de vidanger et de rincer pour passer à un autre type de déchet.
Mais d’un point de vue industrialisation, il a aussi d’autres atouts. Par exemple, le fait de placer la torche à plasma dans un réacteur sous eau permet de refroidir instantanément les gaz, tout en assurant la mise en solution des espèces radioactives ou toxiques.
Par conséquent, dès qu’on arrête le plasma, on se retrouve avec un liquide froid et il n’y a pas d’inertie thermique. C’est aussi un équipement compact, bien plus simple d’utilisation et de maintenance qu’un incinérateur de plusieurs mètres de haut avec ses tubes tournants et sa mécanique.
Et pour ce qui est de la productivité, nous arrivons déjà à traiter 2 à 5 litres par heure, ce qui est significatif par rapport à certains procédés dont le débit est inférieur au litre par heure ! Lors de notre essai de longue durée, réalisé en 2025 sur une solution LOR composée à 30 % de TBP et 70 % de dodécane[1], nous avons ainsi traité 230 litres de solvant en une semaine. Nous pouvons donc prendre en charge des volumes assez conséquents, sur des durées raisonnables d’exploitation.
Où en êtes-vous de vos travaux ? Les résultats sont-ils satisfaisants ?
Lors de nos campagnes d’essais, nous avons atteint un taux de destruction du LOR de 100 %, avec une efficacité de combustion supérieure à 99,9 % et un piégeage du phosphore et du chlore supérieur à 95 %.
Le procédé en est au stade TRL 6. Pour passer au TRL 7, il nous faudra engager les études de nucléarisation pour que l’équipement soit exploitable en Boîte à Gants ou Chaîne Blindée. Il faut savoir qu’actuellement, les essais sont réalisés avec des radioéléments simulés, puisque le césium radioactif est remplacé par du césium non radioactif, alors que l’uranium et le plutonium sont substitués par des éléments comme le cérium et le néodyme. L’enjeu de cette prochaine étape sera ainsi de vérifier qu’on a bien détruit tous les organiques et capturé les radioéléments.
Enfin, le procédé devra aussi passer par des études de sûreté et d’autres étapes de qualification qui nécessiteront des travaux de R&D complémentaire
[1] En présence de radioéléments simulés : Césium, Cérium, Néodyme
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