Ressources minérales et économie circulaire

Face à une pression croissante sur les ressources minérales, le BRGM oeuvre pour un approvisionnement responsable et pour une économie plus circulaire.

L'enjeu

L’augmentation de la démographie mondiale s’accompagne d’une croissance des besoins en ressources minérales. Ces dernières sont omniprésentes dans l’économie et entrent notamment dans les biens de consommation tels que les produits de haute technologie et numériques (terres rares, tantale, germanium, cobalt…). Pour les années à venir les programmes d’investissements en matière de transition énergétique (bas carbone) et numérique augmenteront encore la pression sur certaines ressources minérales. Face aux défis liés à la disponibilité des matières minérales, l’économie circulaire peut apporter certaines solutions. De nombreux facteurs vont à l’encontre d’une économie 100 % circulaire comme les pertes de matières, le temps de résidence dans le système économique, la croissance des pays émergents, les orientations politiques ou encore les nouveaux usages.

Tous ces facteurs amènent à réinjecter des matières minérales natives dans le cycle. De plus, les projections sur les ressources primaires montrent qu’elles sont de moins en moins disponibles sur le marché, d’une part, à cause des difficultés liées à leur exploitation et d’autre part, aux positions oligopolistiques de certains pays sur certains métaux (terres rares, Ta…). Cette situation implique une optimisation globale de la démarche d’accès aux ressources minérales. Par conséquent, réduire l’impact environnemental et sociétal de l’utilisation des matières premières, et donc la dépendance des économies à ces dernières, est une priorité des politiques publiques.

Les déchets électroniques et électriques, Orléans

Les déchets électroniques et électriques : un gisement de métaux et de terres rares (Orléans, 2016).

© BRGM

L'ambition du BRGM

Le BRGM est un des rares organismes publics français à pouvoir couvrir l’essentiel de la chaîne de valeur des matières minérales depuis l’identification des gisements (mines et carrières) jusqu’à la mise en place de leur recyclage (mine urbaine). Le BRGM ambitionne de devenir l’acteur de référence sur la chaîne de valeur des ressources minérales pour accompagner le passage d’une économie linéaire à une économie plus circulaire par ses recherches et par l’appui qu’il pourra porter à l’État français et aux industriels du secteur. Pour répondre à cet enjeu, la stratégie scientifique du BRGM vise à faire le lien entre une vision globale sous un angle économique et environnemental (intelligence minérale, Analyse de cycle de vie (ACV), suivi des flux de matière…) et des recherches et expertises en amont de la chaîne d’approvisionnement (métallogénie, « prédictivité »), en traitement (minéralurgie, métallurgie et recyclage) de la matière primaire (minerais) et secondaires (déchets miniers, industriels et urbains).

Exploitation de calcaires marbriers de Krystal

Notre offre de services

Au service des acteurs publics et économiques, en France et à l'international, le BRGM propose des offres de recherches, expertises et prestations, dans ses différents domaines de compétences en géosciences.

Nos résultats et données

Saprolite nickélifère
Publications scientifiques
Les publications scientifiques du BRGM sont accessibles en ligne, sur la plateforme d'archives ouvertes HAL-BRGM.
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Wagons d’un train minéralier, Guinée
Rapports publics
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Exemple de roche riche en lithium
Thèses et post-doctorats
Le co-encadrement de thèses de doctorat constitue un pilier essentiel de l’activité de recherche au BRGM.
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Un concentré de pépites d'or, Guyane

Programme scientifique : Ressources minérales et économie circulaire

Ce programme scientifique aborde de nombreuses facettes de la problématique des ressources minérales primaires et secondaires. De nombreux verrous s’opposent à une gestion optimale des ressources minérales : la difficulté à caractériser et localiser des ressources primaires et secondaires de plus en plus complexes, la disponibilité et la fiabilité des données sur l’ensemble du cycle de vie des matières minérales, des procédés industriels énergivores et peu flexibles, des filières d’approvisionnement mal connues.

Dans ce contexte, le BRGM devra maintenir son expertise sur l’appui aux politiques minières, notamment en Afrique, en poursuivant son développement autour des approches de métallogénie prédictive, conforter sa position autour des technologies innovantes et peu polluantes d’extraction des métaux ou minéraux et du recyclage des matériaux usagés.

Le programme devra également renforcer la recherche sur les méthodes et les outils de modélisation des analyses de flux de matière dans l’économie en intégrant des éléments d’externalités environnementales et sociales. En matière d’intelligence minérale, il devra compléter les analyses de suivi des dynamiques économiques et technologiques qui façonnent le marché des matières premières par une dimension prospective intégrant des scénarios d’offre et de demande sous différentes hypothèses (politiques, économiques, techniques, réglementaires, sociales et environnementales).

Développer des approches innovantes et prédictives en métallogénie et favoriser l’exploration des ressources minérales primaires

En tant que service géologique, le BRGM contribue à l’élaboration de politiques minières d’États pour sécuriser leur approvisionnement ou leur production. L’objectif consiste à pouvoir définir, essentiellement à l’échelle régionale, la « favorabilité » d’occurrences minérales afin de cibler au mieux les investissements d’exploration. La démarche devra être en capacité d’intégrer des outils de « data mining », capables d’interagir avec la connaissance disponible en interne comme en externe. À travers les actions de recherche du programme, le BRGM complétera ses outils dans le domaine de la cartographie prédictive appliquée aux ressources minérales : approche (géo)statistique « data- driven » couplée à une approche expert « expert-guided ». On ciblera les recherches en métallogénie vers les métaux critiques telles que définies par l’Union européenne et les métaux utiles à la transition énergétique.

Orientations de recherche

  • Développement d’une recherche de compréhension de modèles métallogénique à l’échelle régionale couplée à des approches de modélisation géodynamiques.
  • Développement d’approches de « métallogénie prédictives » à l’aide d’outils mathématiques utilisant des approches de fouilles de données et mieux estimer l’incertitude des modèles prédictifs.

Caractériser et modéliser les paramètres régissant le cycle de vie des matières minérales pour appuyer le co-développement de l’économie circulaire et de la mine responsable

Il s’agit là de développer des méthodes et outils pour bâtir des scénarios d’offre et de demande visant à anticiper les risques d’approvisionnement, d’évaluer leurs impacts économiques et environnementaux (« notion de criticité »). Il s’agit également d’identifier des stratégies de compensation possibles (développement du recyclage, substituabilité…) pour sécuriser les chaînes de valeur. Un lien devra être établi entre les approches de type « intelligence minérale » portant sur la chaîne de production et la demande en métaux et métalloïdes et les approches de type ACV de ces substances. L’objectif est de proposer et évaluer de nouveaux indicateurs d’efficacité de la ressource afin de promouvoir les chaînes de valorisation les plus vertueuses. Sur un plan plus technologique, les méthodes de traçabilité des matières minérales tout au long de leur cycle constituent un champ de recherche et d’innovation qui sera poursuivi.

Orientations de recherche

  • Développement d’outils pour l’élaboration de scénarios prospectifs et la modélisation de flux de matières pour éclairer les enjeux matières associés au plan ressources et à la transition énergétique.
  • Définition d’indicateurs d’efficacité d’utilisation des ressources dans le cadre du développement d’analyse de cycle de vie.
  • Développement de méthodes de monétarisation des externalités environnementales et sociétales liées au cycle des ressources minérales.
  • Développement de méthodes permettant de tracer les métaux et matériaux à différentes étapes de leur cycle pour accompagner les démarches d’approvisionnement responsable.

Concevoir et développer des solutions innovantes pour exploiter les ressources minérales primaires et secondaires

Il existe un continuum technologique entre le traitement des minerais et les matières minérales recyclées. Le programme cible le développement de technologies de traitement des matières minérales et d’extraction de métaux à faibles impacts environnementaux et consommations énergétiques minimales. Les recherches se focaliseront sur le traitement de matrices complexes et notamment sur les déchets du BTP, les déchets industriels ou les objets en fin de vie [type Déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEE)]. Des ressources minières moins conventionnelles comme les minerais polymétalliques, les minerais latéritiques/oxydés ou certains déchets miniers seront également ciblés. Plusieurs axes de développements seront abordés : les méthodes d’aide au broyage sélectif et à la fragilisation de la matière, le traitement des particules fines, les méthodes (bio)hydro-métallurgiques, l’extraction d’éléments d’intérêt dans des fluides naturels (lithium, silicium, cuivre…). L’étude des méthodes de biolixiviation restera un champ d’excellence du BRGM qui complétera ses travaux par une approche technologique de conception de nouveaux bioréacteurs. Les recherches en modélisation des systèmes triphasiques (solide-liquide-gaz) seront renforcées en transposant notamment l’expertise existante en modélisation de transfert réactif.

La nouvelle plateforme technologique Plat’Inn dédiée au développement de procédés innovants permet le passage du concept de laboratoire à l’échelle du démonstrateur. Elle constitue l’infrastructure scientifique de base du programme pour les actions de valorisation de la matière.

Orientations de recherche

  • Développement de méthodes pour l’échantillonnage et la caractérisation de matrices complexes et émergentes.
  • Développement des procédés flexibles et en rupture permettant de valoriser des « matrices non-conventionnelles » et préparer des matières premières issues du recyclage.
  • Caractérisation et modélisation de processus physiques, chimiques et biologiques qui sous-tendent les procédés pour améliorer leur efficacité et leur transfert à l’échelle industrielle.
  • Modélisations numériques pour appréhender les effets de changements d’échelle (du laboratoire au pilote, et jusqu’à l’échelle industrielle).
  • Développement de méthodes d’analyses de performances techniques, économiques et environnementales des procédés pour évaluer leur viabilité.