Impact de l’industrie minière sur la pollution des sols

La pollution des sols par l’industrie minière résulte de l’extraction de métaux, libérant des acides et des métaux lourds toxiques dans l’environnement. Cette étude met en lumière l’impact des méthodes hydrométallurgiques à faible impact écologique sur la récupération de ZnO et la protection des sols.

Chapitre II

Pollution environnementale par les industries extractives

Introduction

L’industrie minière est une source de pollution environnementale. En effet, l’extraction de métaux comme l’argent, le cuivre ou l’or se trouve dans des roches contenant des minerais sulfurés, lesquels dégagent de l’acide sulfurique lorsqu’ils sont broyés et exposés à l’air et à l’eau. Cette eau acide dissout d’autres métaux toxiques dont recèle le minerai, comme le mercure, le plomb et le cadmium.

S’il n’est pas contenu, le drainage minier acide (DMA) – un processus qui continue aussi longtemps que les minerais sulfurés des déchets miniers, des carrières et des résidus interagissent avec l’eau et l’air – dégage des toxines dans l’écosystème qui détruisent toute trace de vie dans leur sillage.

Pour tous les pays industrialisés, les sites et sols pollués constituent une préoccupation environnementale, sociale, économique et de santé publique récente alors même que l’essentiel des pollutions est un héritage du siècle précédent. Ces milieux sont pollués par des accumulations de déchets contenant des substances dangereuses qui, lorsqu’elles sont mobilisées, sont susceptibles de provoquer des troubles pour l’environnement et pour la santé des populations exposées.

Les terrains industriels et les sols environnants peuvent ainsi être contaminés par les rejets atmosphériques, les déversements et l’entreposage des déchets provoquant la contamination des eaux souterraines et des eaux de surface, en plus de la contamination des sols.

Dans ce chapitre nous allons présenter les principales pollutions générées par les dépôts métalliques issus des industries minières et le risques encourus par l’environnement et la santé humaine.

Les activités industrielles

Peu d’activités économiques du passé peuvent être considérées comme étant exemptes de risque de pollution du sol. Certaines d’entre elles sont particulièrement préoccupantes ; il s’agit principalement :

• Des industries dérivées du charbon ; en particulier le traitement et la première transformation du charbon (lavage de la houille, fabrication d’agglomérés…), et surtout la distillation du charbon (cokeries, usines à gaz), l’activité extractive étant moins mise en cause.
• De la sidérurgie qui compte les activités telles que forges ou fonderies liées à la métallurgie du fer, de la fonte, de l’acier et des alliages ferreux ; les risques sont principalement liés aux substances stockées pour l’alimentation des hauts fourneaux et des aciéries, ainsi qu’aux déchets riches en métaux (laitiers et scories).
• De l’extraction et de la métallurgie des métaux non-ferreux, sources d’arsenic, cadmium, cuivre, nickel, plomb, et zinc.
• Du secteur du traitement des métaux, en particulier les traitements de surface comme la galvanisation sources de métaux et des cyanures.
• La chimie de synthèse (plastique, caoutchouc, peinture, pesticides…), les tanneries présentent également un risque de pollution des sols.
• Aux pollutions générées par les activités industrielles elles-mêmes s’ajoutent fréquemment des pollutions liées à des installations connexes (transformateurs électriques à PCB, cuves à mazout…).
• Enfin, bon nombre d’anciens sites industriels sont pollués en raison de la présence de remblais constitués de déchets miniers ou industriels, utilisés dans le passé pour niveler ou rehausser les terrains.

Le risque particulier présenté par ces anciens sites industriels tient à l’accumulation possible de polluants sur une période d’activité parfois très longue. Ces polluants peuvent persister dans le sol longtemps après la cessation d’activités. Ainsi, une cokerie en activité au début du 20^ème siècle peut présenter aujourd’hui encore des risques pour l’environnement, en continuant par exemple à alimenter les aquifères en polluants (arsenic, cyanures…).

Impacts des activités industrielles sur l’environnement

Tous les secteurs de l’industrie laissent une empreinte sur l’environnement du fait qu’ils utilisent de l’énergie ou des matières premières, produisent des déchets ou des effluents que l’on retrouve ensuite dans le milieu naturel. De tels impacts peuvent survenir au niveau local, transfrontalier ou mondial et comporter des implications pour la santé.

Ils varient selon les phases du cycle de vie d’un produit et en fonction des matières premières utilisées, de la conception du produit, de la technologie et des recherches appliquées lors de sa fabrication, des processus de transformation et de fabrication utilisés, du type de produit créé et de son mode d’utilisation et, enfin, de son sort final – il peut être jeté dans la nature, réutilisé ou recyclé.

Impact sur la qualité de l’eau

Les effets sur la qualité de l’eau et de la disponibilité des ressources en eau constituent peut-être l’impact le plus important d’une zone industrielle. Les questions clés sont de savoir si les fournitures en eau de surface et en eaux souterraines resteront appropriées à la consommation humaine, et si la qualité des eaux de surface dans la zone industrielle restera adéquate pour supporter la vie aquatique et la faune terrestre native. Dans le cas des traitements hydrométallurgiques des minerais, le drainage des acides et des contaminants de lixiviation est la plus importante source d’impact sur la qualité de l’eau liés à l’extraction des métaux.

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Fig. II.1. Boues générées par l’exploitation d’une mine de manganèse au RDC

En effet, la lixiviation des minerais dissout également les métaux toxiques tels que le fer, cuivre, l’aluminium, le cadmium, l’arsenic, le plomb et le mercure, se trouvant dans la roche mère. Ces métaux, particulièrement le fer, peuvent couvrir le fond du ruisseau d’une légère couche de couleur rouge-orange appelée ‘garçon jaune.’ Même en de très petites quantités, les métaux peuvent être toxiques pour les humains et les animaux sauvages.

Impact sur la qualité de l’air

Les émissions atmosphériques se produisent à chaque étape d’un cycle industriel. Les opérations minières mobilisent de grandes quantités de matières, et les déchets contenant des particules de petite taille sont facilement dispersés par le vent.

Les plus importantes sources de pollution atmosphérique dans les opérations industrielles sont:

Les particules de matières transportées par le vent, à la suite de transport de matériaux, de l’érosion par le vent (plus fréquente dans les mines à ciel ouvert), des poussières provenant des installations de résidus et des décharges.

Dès que les polluants pénètrent dans l’atmosphère, ils subissent des changements physiques et chimiques avant d’atteindre un récepteur. Ces polluants peuvent provoquer des effets graves sur la santé humaine et sur l’environnement.

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Fig. II.2. Brume de poussière sur une ville minière d’exploitation du manganèse au Gabon

Impact sur la qualité des sols

Les industries et l’exploitation minière en particulier peuvent contaminer les sols sur de vastes zones. Les activités agricoles proches d’une exploitation minière peuvent être particulièrement touchées. Les opérations minières modifient régulièrement le paysage environnant en exposant des sols qui étaient précédemment intacts. L’érosion des sols exposés, les minerais extraits, les terrils et les matériaux fins dans les tas de déchets de roches peuvent entraîner des charges substantielles de sédiments dans les eaux de surface et les voies de drainage des eaux.

En outre, les déversements et fuites de matières dangereuses et les dépôts de poussières contaminées transportées par le vent peuvent conduire à la contamination du sol.

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Fig. II.3. Excavations creusées dans le sol pour l’extraction des minerais

Les risques sur la santé humaine et sur l’environnement provenant de sols appartiennent généralement à deux catégories:

• sol contaminé provenant de poussières transportées par le vent
• les sols contaminés à partir de déversements de produits chimiques et de résidus.

La toxicité inhérente de la poussière dépend de la proximité des récepteurs environnementaux et du type de minerai exploité. Des niveaux élevés d’arsenic, de plomb et de radionucléides se retrouvent souvent dans les sols. Les sols ainsi contaminés par les déversements de produits chimiques et des résidus sur les sites de la mine peuvent poser un risque de contact direct lorsque ces matériaux sont utilisés abusivement comme matériaux de remblayage, pour la création de zones vertes ornementales ou encore comme suppléments de sol.

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Fig. II.4. Terrils non réhabilités dénaturant le paysage

Impact sur la santé publique

Les substances dangereuses et les déchets dans l’eau, l’air et le sol peuvent avoir des répercussions graves, négatives sur la santé publique. L’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) définit la santé comme « un état de complet bien être physique, mental et social et pas seulement en l’absence de maladie ou d’infirmité. » Le terme « substances dangereuses » est vaste et inclut toutes les substances qui peuvent être nocives pour la population et/ou l’environnement. En raison de la quantité, de la concentration ou des caractéristiques physiques, chimiques ou infectieuses, les substances dangereuses peuvent :

• causer ou contribuer à une augmentation de la mortalité ou d’une augmentation de graves maladies irréversibles ou incapacitantes;
• constituer un risque substantiel présent/actuel ou potentiel pour la santé humaine ou l’environnement si elles sont improprement traitées, stockées, transportées, éliminées ou gérées autrement.

Les activités minières peuvent affecter soudainement le standard de vie et le bien-être physique, mental et social des communautés locales. Les villes minières improvisées et les camps menacent souvent la disponibilité et la sécurité alimentaire, augmentant ainsi le risque de malnutrition. Les effets indirects de l’exploitation minière sur la santé publique peuvent inclure l’incidence accrue de la tuberculose, l’asthme, la bronchite chronique et les maladies gastro-intestinales.

Traitements de réhabilitation des sols

Les industries polluantes aux prises avec un problème de contamination sur leur terrain ne savent pas toujours vers quelle solution se tourner. Dans la majeure partie des cas, ils optent pour la solution facile, soit l’enfouissement, puisqu’ils se débarrassent définitivement et rapidement de leurs sols contaminés. Toutefois, dans une optique de développement durable, cette solution n’est pas optimale à cause du transfert de pollution à travers le sol et l’eau. De nos jours, plusieurs technologies permettent de traiter des sols pollués par différents contaminants sur le site même ou dans des unités de traitement.

Classement des différentes techniques de dépollution

Les différentes techniques de dépollution des sols peuvent être classées :

• en fonction de la nature des procédés employés,
• en fonction du lieu de traitement,
• en fonction du devenir des polluants.

Il faut noter que la réhabilitation d’un site mettra souvent en œuvre différentes techniques.

Classement en fonction de la nature des procédés employés

Les différentes techniques de dépollution peuvent être classées en fonction de la nature des procédés employés, à savoir :

• Les procédés physiques : le principe consiste à utiliser des fluides (eau ou gaz), présents dans le sol ou injectés, comme vecteur pour transporter la pollution vers des points d’extraction ou pour l’immobiliser.
• Les procédés biologiques : ils consistent à utiliser des micro-organismes, le plus souvent des bactéries (mais aussi des champignons et des végétaux), pour favoriser la dégradation totale ou partielle des polluants. Certains bioprocédés permettent aussi de fixer ou de solubiliser certains polluants.
• Les procédés thermiques : ils utilisent la chaleur pour détruire le polluant (ex : incinération), l’isoler (ex : désorption thermique, thermolyse, etc.), ou le rendre inerte (ex : vitrification, etc.).
• Les procédés chimiques : ils utilisent les propriétés chimiques des polluants pour, à l’aide de réactions appropriées, les inerter (précipitation, etc.), les détruire (oxydation, etc.) ou les séparer du milieu pollué (surfactants, etc.).

Classement en fonction du lieu de traitement

Les techniques de dépollution peuvent aussi être classées en fonction du lieu de traitement. On distingue les traitements suivants :

• Traitements hors site (ou ex situ) : ils supposent l’excavation/extraction du milieu pollué (déchets, terre, eau) et son évacuation vers un centre de traitement adapté (incinérateur, centre d’enfouissement technique, etc.).
• Traitements sur site (ou on site) : ils consistent à excaver les terres ou les eaux polluées et à les traiter sur le site même.
• Traitements in situ (ou en place) : ils correspondent à un traitement sans excavation : le sol et les eaux souterraines sont laissés en place. Il s’agit alors soit d’extraire le polluant seul, soit de le dégrader ou de le fixer dans le sol.
• Confinement : il consiste à empêcher / limiter la migration des polluants.

Classement en fonction du devenir des polluants

Les techniques de réhabilitation peuvent être classées en fonction du devenir des polluants. Il existe deux possibilités :

• L’immobilisation : elle met en jeu des techniques qui permettent de modifier la mobilité et / ou la toxicité des polluants par deux types de processus :
  • Modification du polluant (changement du comportement, de la toxicité) en agissant sur le niveau d’oxydoréduction, la complexation, la précipitation.
  • Modification du milieu récepteur : réduction de la perméabilité et de la porosité :
    • par solidification ou stabilisation,
    • par confinement,
• La destruction (totale ou partielle) par les procédés chimiques, thermiques, physiques et biologiques précédemment cités.

Le tableau ci-dessous synthétise les techniques les plus courantes recensées actuellement.

Tableau II.1: Classement des méthodes