Le Chili est l’un des pays comptant le plus grand nombre de bassins de résidus miniers au monde, ces derniers stockant d’importantes quantités d’eau. Dans un contexte de sécheresse sévère et de concurrence croissante pour l’eau entre les activités minières, une équipe de recherche de l’Université du Chili a développé un système innovant de traitement de l’eau intégrant nanofiltration, nanotechnologie et bioréacteur, permettant la récupération et le recyclage en toute sécurité de l’eau des bassins de résidus. Cette avancée offre une solution inédite pour la gestion durable des ressources en eau dans les zones minières arides.
La « banque d’eau » des bassins de résidus miniers, un potentiel à exploiter
Le Chili est le premier producteur mondial de cuivre et l’un des pays comptant le plus grand nombre de bassins de résidus miniers. Ces bassins renferment d’importantes quantités d’eau, une véritable « banque d’eau » endormie, mais longtemps sous-exploitée. En raison de la présence de sulfates, d’arsenic et de divers métaux lourds dans l’eau des bassins de résidus, un rejet ou une réutilisation directe sans traitement représenterait une menace sérieuse pour l’environnement et la santé humaine.
Parallèlement, le Chili est confronté à une grave crise de pénurie d’eau. La concurrence pour l’eau entre l’industrie minière, l’agriculture et les usages urbains s’intensifie, faisant de la recherche de nouvelles sources d’eau un enjeu central pour le développement durable du secteur minier. Dans ce contexte, l’équipe de recherche de l’Université du Chili s’est tournée vers les bassins de résidus miniers, cette « source d’eau négligée ».
Système de traitement intégré en trois étapes
Ce projet de recherche, intitulé « Prototype d’un nouveau système intégré durable pour le traitement et la récupération de l’eau des bassins de résidus miniers destinée à l’irrigation agricole et/ou à la recharge des aquifères », bénéficie du financement du fonds FONDEF IDeA I+D 2024 de l’ANID (Agence nationale de la recherche et du développement du Chili). Il est dirigé par Andreina García, professeure au Département de génie minier de l’Université du Chili et chercheuse au Centre de technologies minières avancées (AMTC).
L’équipe de recherche a développé un système de traitement intégré en trois étapes, permettant l’élimination progressive de divers polluants présents dans l’eau des bassins de résidus :
Première étape – Nanofiltration : en tant qu’unité de prétraitement, elle assure une purification initiale de l’eau des bassins de résidus en éliminant les matières en suspension et les polluants macromoléculaires.
Deuxième étape – Nanotechnologie SolArsenic : il s’agit de l’une des technologies clés du système. Ce nanomatériau possède une capacité d’adsorption élevée, permettant d’éliminer sélectivement l’arsenic de l’eau tout en adsorbant les métaux de valeur présents dans les eaux usées des résidus, créant ainsi des conditions favorables à une récupération ultérieure des ressources.
Troisième étape – Bioréacteur : le module bioréacteur, dirigé par Yasna Tapia, chercheuse à l’AMTC et membre de la Faculté d’agronomie de l’Université du Chili, est chargé d’éliminer les sulfates et métaux lourds résiduels, garantissant que la qualité de l’eau traitée atteigne les normes de sécurité pour l’irrigation agricole ou la recharge des aquifères.
Économie circulaire : une revalorisation des « eaux usées » en « ressources »
L’innovation centrale de ce projet ne réside pas seulement dans le traitement de l’eau lui-même, mais aussi dans son concept d’économie circulaire : tout en traitant l’eau des bassins de résidus, le système permet la valorisation de multiples sous-produits :
Compost biologique : la biomasse générée par le bioréacteur au cours du processus peut être transformée en compost biologique destiné à la phytoremédiation des bassins de résidus, fournissant ainsi un matériau d’amendement des sols pour la restauration écologique de ces sites.
Récupération de métaux de valeur : parmi les métaux adsorbés par le nanomatériau SolArsenic, certains ont une valeur économique et peuvent être récupérés par des procédés ultérieurs, générant des bénéfices supplémentaires pour les mines.
Ce modèle tridimensionnel « récupération de l’eau – extraction de métaux – compost biologique » transforme le traditionnel « traitement de l’eau des bassins de résidus » en une « valorisation globale des ressources des bassins de résidus », offrant un nouveau paradigme de valeur pour la gestion des déchets miniers.
Collaboration entre Codelco Innovation et Glauben Ecology
Ce projet, d’une durée de deux ans, bénéficie de la participation active du Centre d’innovation de Codelco et de Glauben Ecology en tant que partenaires. Les chercheurs de l’AMTC, Santiago Montserrat, Rodrigo Quezada et Ayleen Celedón, ont également contribué au développement technique du projet.
En tant que plus grand producteur mondial de cuivre, la participation de Codelco offre une voie de validation industrielle pour la technologie ainsi qu’un apport de besoins réels d’application. Glauben Ecology apporte son soutien spécialisé dans les domaines de la restauration écologique et des technologies environnementales. Ce modèle de collaboration « recherche académique – développement technologique – validation industrielle » réduit considérablement le délai de transfert du laboratoire à la mine.
Ouvrir de nouvelles sources d’eau pour les zones minières arides
Atténuer la concurrence pour l’eau entre l’industrie minière et l’agriculture
Dans les zones minières arides comme le Chili, l’industrie minière et l’agriculture se disputent depuis longtemps les ressources en eau limitées. Cette technologie permet de traiter et de récupérer l’eau des bassins de résidus pour une utilisation sûre dans l’irrigation agricole ou la recharge des aquifères, garantissant ainsi la production minière tout en ouvrant de nouvelles sources d’eau pour les communautés agricoles environnantes.
Réduire l’empreinte hydrique de l’industrie minière pour répondre à des exigences environnementales plus strictes
Avec l’intensification des exigences environnementales mondiales envers l’industrie minière, la gestion des bassins de résidus est devenue l’un des défis majeurs pour les entreprises minières. Cette technologie peut aider ces entreprises à réduire considérablement leur empreinte hydrique et à satisfaire des réglementations environnementales de plus en plus strictes.
Soutenir le Plan national de gestion durable des bassins de résidus du Chili
Ce projet de recherche est en parfaite adéquation avec les objectifs du Plan national de gestion durable des bassins de résidus du Chili : récupérer les ressources en eau, réduire l’impact environnemental et promouvoir la valorisation des déchets grâce à l’innovation technologique. Ses résultats pourraient fournir un soutien technique clé à la mise en œuvre de ce plan.
Extension aux zones minières arides du monde entier
Le Chili, pays comptant le plus grand nombre de bassins de résidus miniers au monde, possède une expérience exemplaire en matière de gestion de ces sites. Ce cadre technologique peut être étendu à d’autres régions minières confrontées à la sécheresse et à la concurrence pour l’eau, comme le Pérou, l’Australie ou l’ouest de la Chine, offrant ainsi une « solution chilienne » pour la gestion durable des ressources en eau dans l’industrie minière mondiale.
Du « passif environnemental » à l’« actif en ressources »
La valeur profonde de cette recherche de l’Université du Chili réside dans la redéfinition du rôle des bassins de résidus miniers. Longtemps considérés comme un « passif environnemental » de l’industrie minière – en raison de l’occupation des terres, des risques de pollution et des coûts de gestion élevés –, cette technologie démontre que les bassins de résidus peuvent devenir un « actif en ressources » en matière d’eau, de métaux de valeur et de matériaux de restauration écologique.
Comme le souligne Andreina García, responsable du projet : « Récupérer l’eau des bassins de résidus et la traiter selon des normes appropriées peut réduire la pression sur les sources d’eau et orienter l’industrie minière vers une voie de développement plus durable. »