Une thèse sous les arbres avec Paulina Pisarek
Paulina Pisarek fait partie des doctorants soutenus chaque année par l’Andra pour travailler sur des sujets en lien avec la gestion des déchets radioactifs. Depuis 2017, la jeune chercheuse de l’université de Pau et des Pays de l’Adour étudie comment certains éléments chimiques – le sélénium et l’iode – circulent dans les milieux forestiers. Un sujet qui peut paraître éloigné des préoccupations de l’Agence. Et pourtant...
Quel a été votre parcours jusqu’à l’Andra ?
Je suis polonaise et j’ai commencé mes études supérieures à l’École polytechnique de Varsovie où j’ai obtenu le titre d’ingénieur en technologies de la chimie. J’ai poursuivi par un master en chimie analytique. C’est dans ce cadre que je suis venue à Pau en 2016 pour réaliser un stage de 5 mois à l’Institut des sciences analytiques et de physico-chimie pour l'environnement et les matériaux (IPREM). J’y ai mesuré la façon dont le fer est transporté par les plantes. À la fin de mon master, j’ai souhaité poursuivre mes études à Pau et j’ai recherché un sujet de thèse. L’un de ceux proposés par l’Andra m’a intéressée. J’ai postulé et ma candidature a été retenue.
Pouvez-vous nous expliquer votre sujet de thèse ?
Ma thèse porte sur la caractérisation des cycles biogéochimiques de l’iode et du sélénium en milieu forestier. Il s’agit de mesurer ces éléments chimiques, présents en quantités infimes dans la pluie, dans les feuilles, dans l’humus et dans le sol au pied des arbres, afin de comprendre comment ils circulent dans le milieu naturel et changent éventuellement de forme au contact de la matière organique du sol. J’essaye en particulier de quantifier comment le climat, la nature géologique du sous-sol ou les essences d’arbres influent sur ce cycle de circulation et de transformation.
Votre sujet peut sembler assez éloigné des préoccupations de l’Andra, en quoi intéresse-il l’Agence ?
Le sélénium et l’iode peuvent avoir des formes radioactives : ce sont ce que l’on appelle des isotopes radioactifs (voir encadré). On retrouve ces isotopes dans certains déchets radioactifs, notamment ceux dont le stockage est prévu dans Cigéo, le projet de centre de stockage géologique des déchets radioactifs les plus dangereux (haute activité et moyenne activité à vie longue, NDLR). Certains isotopes radioactifs du sélénium et de l’iode ont des durées de vie très longues, de plusieurs centaines de milliers d’années au million d’années, c’est-à-dire qu’ils resteront radioactifs pendant très longtemps. Le principe de Cigéo est de les confiner au sein d’une couche géologique argileuse dont les propriétés vont très fortement limiter et ralentir leur déplacement, de telle sorte que les éléments radioactifs ne sortent de cette couche argileuse que très lentement et en quantités infimes, sans danger pour l’Homme et l’environnement. Bien connaître le cycle biogéochimique de ces éléments permet de prévoir dans quel compartiment du milieu naturel et sous quelle forme des traces de ces éléments pourraient être redistribuées.
Nous ne pouvons pas faire d’expériences avec ces éléments radioactifs. En revanche, comme ils ont les mêmes caractéristiques chimiques que les isotopes non radioactifs que j’étudie, les données que j’accumule vont alimenter les modèles scientifiques de simulation et permettre de les affiner en prenant en compte les variations liées à la nature des sols, au type de végétation ou au climat.
En quoi consiste votre travail ?
Je travaille sur des échantillons de feuilles, d’humus et de sol dans lesquels je mesure la présence de sélénium et d’iode ainsi que leur forme chimique. J’étudie des échantillons qui ont été prélevés par l’Office national des forêts (ONF) sur une cinquantaine de forêts en France. Je travaille plus particulièrement sur la forêt de Breuil dans la Nièvre, un site expérimental de l’Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (INRAE). Comme cette forêt a la particularité d’avoir été entièrement rasée et replantée il y a 46 ans avec différentes essences, elle permet d’isoler les variations liées au type de végétation et d’humus, puisque les conditions climatiques et la géologie restent identiques. J’ai récupéré des échantillons datant de 2001 et 2006 sur chaque espèce, que j’ai complétés avec mes propres prélèvements, réalisés en 2019 sur des douglas et des hêtres, deux essences représentatives sur lesquelles nous avons décidé de concentrer nos analyses.
Concrètement, comment se passent vos journées ?
Je passe l’essentiel de mon temps au laboratoire. Je dois d’abord préparer les échantillons en diluant les prélèvements dans une solution acide pour le sélénium ou basique pour l’iode, puis en chauffant les tubes à essai pendant trois heures. Ils sont ensuite analysés sur un spectromètre de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS), un instrument qui mesure la quantité de chaque élément. Une autre technique d’analyse dite « chromatographique », couplée à l’ICP-MS, me permet d’identifier leur forme chimique. Afin de m’assurer qu’il n’y a pas d’erreur, chaque échantillon est mesuré trois fois. Ensuite, j’analyse les résultats obtenus. Le travail peut paraître répétitif mais il y a toujours des petites choses à régler, je ne m’ennuie pas.
Comment se passe la vie à Pau ?
J’ai été très bien accueillie à l’Institut et je me suis fait des amis parmi mes collègues, qui m’ont aidée à apprendre le français, même si je rédige ma thèse en anglais. J’aime beaucoup la vie en France. Quand je ne travaille pas, je fais des randonnées, je joue au squash, je me suis même essayée à la pelote basque.
Votre vision de l’Andra a-t-elle changé depuis le début de votre thèse ?
J’avoue que je ne connaissais rien aux déchets radioactifs ni à l’Andra avant de postuler pour cette thèse, venant d’un pays qui n’a pas de réacteurs nucléaires. J’ai appris au contact d’autres chercheurs, et j’ai pu, par exemple, découvrir certains travaux à travers la journée des doctorants organisée chaque année par l’Andra. J’ai aussi beaucoup discuté avec mes correspondants de la Direction de la recherche et développement de l’Agence. C’est rassurant de constater que l’Andra met en œuvre et participe à de nombreuses recherches sur les déchets radioactifs et leur stockage, en s’appuyant notamment sur le monde universitaire.
Et après la thèse ?
Pour l’instant, je suis très concentrée sur ma thèse et je n’y pense pas trop. Mais j’aimerais rester en France et continuer à travailler dans la chimie environnementale.
Qu’est-ce qu’un isotope ?
Chaque élément chimique (l’Iode, le Sélénium, mais aussi le Fer, le Carbone…) est constitué d’un atome composé lui-même de neutrons, de protons et d’électrons. On appelle isotopes les atomes d’un même élément qui présentent un nombre différent de neutrons, tout en gardant le même nombre de protons et d’électrons. Tous les isotopes d’un élément ont les mêmes propriétés chimiques, mais leurs propriétés physiques peuvent varier. Certains sont stables tandis que d’autres sont radioactifs comme le Sélénium 79 ou l’Iode 129, qui sont présents dans les déchets radioactifs prévus pour être stockés par l’Andra dans Cigéo.