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Projet de recherche pour le recyclage des déchets industriels et le développement de procédés innovants en économie circulaire, halle pilote expérimentale du BRGM (Orléans, 2015). © BRGM - Pauline d'Armancourt

Des biotechnologies qui viennent au secours de la valorisation et de l’environnement

22.07.2016
Face à un besoin croissant en métaux à valeur ajoutée et plus largement en matières minérales, les biotechnologies viennent apporter des solutions pour améliorer leur extraction à partir des minerais, des effluents miniers et des déchets… en même temps qu’elles peuvent aider à leur décontamination. Le BRGM est présent sur plusieurs sujets de recherche mettant en oeuvre des bioprocédés innovants.

Depuis la fin de la Deuxième Guerre mondiale, les besoins en ressources minérales n’ont cessé de croître. Les pays industriels font face à une vraie tension concernant leur approvisionnement et la demande des émergents est de plus en plus forte. L’enjeu environnemental exige aussi que l’on envisage des modes de développements éco-responsables. Résultat : les scientifiques sont mis à contribution pour trouver des solutions préservant l’environnement et mettant en oeuvre les principes de l’économie circulaire.

Le développement de biotechnologies permet d’apporter des solutions originales et efficaces à ces questions par exemple pour valoriser les déchets miniers et les matières premières secondaires issues de la mine urbaine, comme les déchets électroniques. Mais aussi pour remédier à des contaminations industrielles de l’environnement (sol, eau).

Des procédés bio-hydrométallurgiques innovants et éco-efficaces

Il existe une large panoplie de techniques mettant en oeuvre des processus bactériens. Par exemple la bio-hydrométallurgie, dont notamment fait partie la biolixiviation, une technique qui consiste à extraire des métaux d'une roche ou d’une autre matière à l’aide de micro-organismes (des bactéries) faisant passer les métaux de la forme solide à la forme soluble, afin de pouvoir ensuite les extraire. C’est ainsi qu’est produite aujourd’hui une part importante du cuivre primaire. La biolixiviation peut aussi être utilisée pour optimiser l’exploitation minière en valorisant les résidus miniers, ou dans le cadre de l’économie circulaire pour extraire certains métaux des cartes électroniques.

Les projets ANR Ecometals, BIOCOMET, LIXO2 et Ingecost-DMA, menés par ou avec le BRGM, en sont des illustrations fortes. Points communs à tous : ils mettent en lumière des bioprocédés innovants et éco-efficaces.

Illustration de la lixiviation de minerais métalliques par action bactérienne. © Sander Münster, HZDR

Illustration de la lixiviation de minerais métalliques par action bactérienne. © Sander Münster, HZDR

Récupération des métaux stratégiques et rares

Le projet franco-allemand ANR Ecometals, qui réunit le BRGM et le Helmholtz-Zentrum Dresden- Rossendorf (HZDR), part du constat suivant : les résidus provenant de l'exploitation minière contiennent encore des quantités de métaux non négligeables dans le contexte actuel de rareté : cuivre, nickel, zinc, argent, cobalt, gallium ou or… Pour les exploiter, il faut optimiser leur récupération en développant des méthodes innovantes.

La bio-hydrométallurgie est une solution. Les laboratoires impliqués travaillent sur la biolixiviation des minerais et des résidus miniers du Kupferschiefer allemand et des dépôts polymétalliques complexes français (cuivre et métaux associés).

Il s’agit de mettre au point des méthodes alternatives de traitement en démontrant leur efficacité, leur rentabilité et leur durabilité sur des minerais contenant des métaux associés stratégiques pour l'industrie, et de développer de nouveaux outils d’analyse environnementale permettant de démontrer l’éco-efficacité des options techniques proposées par rapport aux pratiques actuelles.

Banc de réacteurs batch pour l’étude des phénomènes physico-chimiques intervenant dans la biolixiviation des minerais sulfurés. © BRGM

Banc de réacteurs batch pour l’étude des phénomènes physico-chimiques intervenant dans la biolixiviation des minerais sulfurés. © BRGM

Biolixiviation des cartes électroniques

D’autres projets visant au développement de bioprocédés sont en cours au BRGM. LIXO2, avec plusieurs partenaires industriels cherche aussi à valoriser les déchets miniers, mais avec une variante particulière de biolixiviation.

BIOCOMET, qui fait l’objet d’une thèse avec l’École nationale supérieure de chimie de Paris, vise à développer un système de biolixiviation de cartes électroniques afin d’en récupérer les métaux rares.

Enfin, citons Ingecost-DMA. En plus des résidus miniers solides (contenant potentiellement des métaux valorisables), l’extraction peut générer une pollution du milieu aquatique par des métaux et métalloïdes. Il faut développer des méthodes à la fois pour traiter ces eaux polluées et récupérer les éléments de valeur. Le projet, qui réunit Hydroscience Montpellier, le BRGM, l’IMPMC, IRH Environnement et Sol Environnement, vise à la gestion intégrée de stériles et drainages miniers acides riches en arsenic. Ici, on le voit, il s’agit aussi de protection de l’environnement. Des configurations innovantes de procédés biologiques sont en cours de développement.

Préparation par broyage des cartes électroniques pour la récupération des métaux. © BRGM

Préparation par broyage des cartes électroniques pour la récupération des métaux. © BRGM

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