Le Chili est le centre mondial de l'extraction du cuivre et le troisième pays au monde en termes de nombre de bassins de résidus miniers. Ces bassins, disséminés dans le nord aride du pays, stockent des millions de mètres cubes d'eau. Dans un contexte de crise hydrique croissante et de nécessité pour l'industrie minière de s'engager dans une voie durable, la question de savoir comment récupérer en toute sécurité l'eau de ces bassins de résidus « endormis » et la réintégrer dans le cycle de production ou dans l'environnement naturel est devenue un défi technologique majeur pour les pays miniers.

Le 23 juillet 2026, le Centre de technologies minières avancées (AMTC) de l'Université du Chili a officiellement présenté un nouveau prototype de système intégré de traitement et de récupération de l'eau des résidus miniers. Grâce à une intégration technologique en trois étapes, il permet pour la première fois d'éliminer simultanément les sulfates, les métaux lourds et les métalloïdes de l'eau de résidus à la composition chimique complexe, et d'élever la qualité de l'eau traitée aux normes d'irrigation agricole ou de rejet sécuritaire dans les aquifères. Ce projet est financé par le fonds ANID FONDEF IDeA I+D 2024 (ID du projet : ID24I10113) et bénéficie du soutien conjoint de Codelco Innovación et de Glauben Ecology.

Des millions de mètres cubes d'« eau minière » piégés dans les bassins de résidus

En tant que plus grand producteur mondial de cuivre, le Chili possède un nombre considérable de bassins de résidus miniers. Les volumes d'eau stockés dans ces bassins sont extrêmement importants. Cependant, en raison d'un contact prolongé avec les réactifs de traitement du minerai et les particules minérales, la composition de l'eau des résidus est extrêmement complexe : concentrations élevées de sulfates, coexistence de multiples métaux lourds (molybdène, manganèse, cuivre, fer, etc.), et certaines zones minières sont également confrontées à une contamination par le métalloïde arsenic. Les technologies de traitement de l'eau conventionnelles ne peuvent souvent traiter qu'un seul polluant à la fois, sont coûteuses et très énergivores, ce qui rend leur application à grande échelle sur les sites miniers difficile.

Une approche en trois étapes pour une « récupération totale » de l'eau des résidus

L'équipe de l'AMTC a développé un système intégré combinant trois technologies : la séparation par membrane de nanofiltration, un matériau d'adsorption nanométrique et un bioréacteur. Chaque étape cible précisément des polluants spécifiques présents dans l'eau des résidus, et l'ensemble du processus suit les principes de l'économie circulaire.

Première étape : Séparation par membrane de nanofiltration – « Rétention précise » des sulfates

La première étape du système utilise la technologie de séparation par membrane de nanofiltration. Grâce aux propriétés de perméabilité sélective de la membrane, elle retient efficacement les principaux polluants comme les sulfates présents dans l'eau des résidus. Le « concentrat » (contenant des polluants à haute concentration) et le « perméat » (eau partiellement purifiée) produits à cette étape sont ensuite dirigés vers différentes voies de traitement en aval, permettant une première séparation et réduction des polluants.

Deuxième étape : Système d'adsorption nanométrique SolArsenic – Technologie brevetée clé de l'AMTC

Le perméat et le concentrat entrent ensemble dans le système SolArsenic, développé et breveté par l'AMTC. Ce système utilise un matériau d'adsorption nanométrique capable de capturer et d'encapsuler efficacement les métaux lourds et l'arsenic présents dans l'eau.

Avantages technologiques clés : Le matériau adsorbant du système SolArsenic est non seulement régénérable et réutilisable, mais il possède également la capacité d'adsorber sélectivement les métaux de valeur (molybdène, manganèse, cuivre, fer, etc.). Cela signifie que le système, tout en traitant les eaux usées, peut simultanément récupérer les composants métalliques valorisables de l'eau des résidus – extrayant des « ressources secondaires » à partir de « polluants », ouvrant ainsi une voie supplémentaire de récupération de valeur pour le traitement de l'eau des résidus.

Troisième étape : Bioréacteur à base de déchets agricoles et miniers – Une boucle circulaire du déchet à l'engrais

L'eau traitée par les deux premières étapes entre dans le bioréacteur. L'innovation clé de ce réacteur réside dans son milieu réactionnel mixte, à base de déchets agricoles et de déchets miniers.

Double bénéfice :

Élimination efficace des sulfates résiduels : Le bioréacteur utilise l'activité métabolique des micro-organismes présents dans la matrice de déchets pour dégrader et éliminer davantage les sulfates résiduels de l'eau ;

Transformation des résidus en engrais : Les résidus solides générés au cours du processus ne sont pas des « déchets secondaires », mais sont validés comme un « compost biologique » pouvant être utilisé pour la phytoremédiation des bassins de résidus.

La Dre Yasna Tapia, chercheuse à l'AMTC et membre de la Faculté d'agronomie de l'Université du Chili, souligne : « L'innovation du bioréacteur réside dans le fait qu'il élimine non seulement les sulfates de l'eau, mais transforme également les résidus du processus en un compost biologique dont l'efficacité pour la phytoremédiation des résidus miniers a été prouvée. Nous nous dirigeons vers une solution basée sur les principes de l'économie circulaire – les déchets ne sont plus un problème, mais une nouvelle ressource. »

Du laboratoire au site industriel

Actuellement, le prototype de ce système intégré a été entièrement validé à l'échelle du laboratoire en utilisant des échantillons d'eau réels provenant de bassins de résidus. L'équipe du projet s'efforce de faire progresser les essais dans des conditions opérationnelles représentatives et, à terme, de réaliser le passage à l'échelle industrielle et la validation sur le terrain.

Du Chili à l'industrie minière mondiale

Atténuer la pénurie d'eau dans l'industrie minière

Ce projet répond directement au Plan national de gestion durable des bassins de résidus du Chili, visant à transformer ces bassins, un « passif environnemental », en un « réservoir stratégique de ressources en eau ». L'eau récupérée par le système peut être utilisée en toute sécurité pour l'irrigation agricole ou la recharge des aquifères, offrant une solution au conflit structurel entre l'industrie minière et l'agriculture pour l'eau, une solution qui va « de la mine à la nature ».

Récupération de métaux de valeur et valorisation des ressources

La capacité d'adsorption sélective du système SolArsenic pour les métaux de valeur tels que le molybdène, le manganèse, le cuivre et le fer élève l'eau des résidus du statut d'« eau usée à traiter » à celui de « mine liquide à exploiter ». Cette valeur ajoutée pourrait considérablement réduire le coût d'exploitation global du système de traitement de l'eau.

Paradigme d'économie circulaire : Conception « zéro déchet » sur l'ensemble du processus

Du concentrat de nanofiltration qui passe dans SolArsenic pour un traitement ultérieur, aux résidus du bioréacteur transformés en compost pour la remédiation des résidus, en passant par la régénération et la réutilisation du matériau d'adsorption nanométrique – le système est conçu pour minimiser les déchets et valoriser les sous-produits à chaque étape. Cette philosophie de conception, selon laquelle « le processus de traitement lui-même ne génère pas de pollution secondaire », établit une nouvelle référence pour la gestion environnementale dans l'industrie minière.

Reproductibilité : Une solution technologique universelle pour les bassins de résidus du monde entier

Le Chili est le troisième pays au monde pour le nombre de bassins de résidus, et l'industrie minière mondiale est confrontée à des défis communs dans le traitement de l'eau de ces bassins. Grâce à sa conception modulaire et à son adaptabilité à différentes qualités d'eau de résidus, ce système intégré en trois étapes développé par l'AMTC a le potentiel technique d'être exporté vers d'autres grands pays miniers comme le Pérou, l'Australie et l'Afrique du Sud.

Réécrire le « bilan environnemental » des bassins de résidus

La Dre Andreina García, responsable du projet à l'AMTC, déclare : « Le principal défi de ce projet est de prouver qu'il est possible de traiter l'eau chimiquement complexe des bassins de résidus par des procédés durables et intégrés. Nous visons à récupérer l'eau pour atteindre une qualité qui permette sa réutilisation en agriculture ou son rejet sécuritaire dans les aquifères, contribuant ainsi à une industrie minière plus circulaire et à l'empreinte environnementale plus positive. »

Lorsque les bassins de résidus ne seront plus seulement un « passif environnemental » où l'on stocke des stériles, mais un « complexe de ressources » capable de produire simultanément de l'eau propre, des métaux de valeur et des matériaux de restauration écologique, la voie du développement durable de l'industrie minière mondiale en sera radicalement transformée.