Dans le monde technologique dans lequel nous vivons, il est totalement impossible de se passer de certaines ressources minières, qu'on le veuille ou non. Ainsi, le cuivre, l'aluminium, le nickel, le cobalt, le lithium, le zinc et bien sûr le fer sont des métaux essentiels à nos circuits électriques, batteries et éléments de construction. La transition énergétique ne fait d'ailleurs qu'augmenter cette demande et affole le secteur des terres rares, des éléments chimiques nécessaires à la fabrication notamment des aimants, batteries, moteurs électriques, LED et lasers. Les plus demandés sont le néodyme, le praséodyme, le dysprosium, le terbium, l'europium, l'yttrium et le lithium.

Si tous ces éléments sont bien présents dans la nature, et plus précisément dans les roches de la croûte terrestre, les obtenir n'est pas un processus aisé. Il s'agit en effet de ressources minières qui demandent l'établissement de toute une chaîne de procédés avant d'être obtenus, de l'identification des gisements à l'extraction du minerai, puis à son traitement et raffinage. Ces procédés sont coûteux, énergivores, consommateurs d'eau, souvent polluants, et dégradent considérablement le paysage, l'environnement et les écosystèmes.

Mine de cuivre en Chine. © Martyn Unsworth, imaggeo.egu.eu

Notre dépendance croissante à ces éléments nous place face à un dilemme : est-il possible de continuer à faire prospérer l'humanité, notamment en effectuant la transition vers des énergies moins polluantes et plus renouvelables (mais qui sont très gourmandes en métaux et terres rares), tout en préservant notre environnement ? Dans l'état de la situation actuelle, la réponse est non. Sauf si nous développons des procédés d'extraction différents.

Tous nos équipements électroniques contiennent des métaux et des terres rares. © Jevanto Productions, Adobe Stock

Depuis quelques années, des approches alternatives émergent en effet. On pourrait parler de « méthodes d'extraction douces », visant non pas à abolir totalement l'impact environnemental du secteur minier, mais à le réduire drastiquement. Certains chercheurs étudient ainsi deux options différentes : le « biominage » et le « phytominage ».

Le biominage est un procédé qui utilise les capacités de certains microbes pour extraire les métaux des mines ou des déchets de mines. On sait que certains microbes peuvent en effet oxyder les métaux présents dans les minerais, leur permettant de se dissoudre dans l'eau et de se « détacher » des minéraux solides. Les métaux dissous peuvent ensuite être facilement récupérés. Une autre approche consiste à utiliser les microbes pour « casser » les minéraux entourant les métaux.

Illustration présentant le biominage : des bactéries mobilisant le cuivre présent dans la chalcopyrite. © HZDR, 3DKosmos Sander Münster

Cette technique s'est montrée efficace pour extraire le cuivre, l'uranium, le nickel et l’or, que l'on retrouve le plus souvent dans des minéraux contenant du soufre, facile à oxyder par les bactéries. Un procédé intéressant qui n'est pourtant pas très développé par les compagnies minières et pour cause : ce type de traitement du minerai prend des jours, voire des mois, ce qui le rend non compétitif face aux techniques conventionnelles d'extraction.

Toutefois, il n'est pas sans intérêt car il peut être appliqué in situ, c'est-à-dire directement sur les roches d'un gisement, sans avoir recours à une excavation. Même si l'on s'affranchit dans ce cas des résidus toxiques et de l'impact sur le paysage, le biominage in situ présente cependant lui aussi des problématiques environnementales à cause de la possible contamination du sous-sol par les acides produits au cours de l'oxydation des sulfures métalliques.

Ce mécanisme est en fait assez proche du drainage minier acide, qui est l'un des pires polluants miniers connus, comme on vous le montre dans cet article. Le biominage in situ demande donc la mise en place d'un système de confinement complexe et difficile à contrôler.

Une autre technique est également explorée. Il s'agit du phytominage, qui repose sur la capacité de certaines plantes à absorber et concentrer les métaux présents dans les sols. Ici non plus, pas d'excavation massive ni de traitement chimique lourd pour séparer les métaux des minéraux. Ces plantes dites hyperaccumulatrices (il en existe plus de 700 espèces) pompent ainsi les métaux dissous dans le sol via leurs racines et les stockent dans leurs tiges et feuilles à des concentrations élevées, sans que leur toxicité les affecte.

Image de microscopie par fluorescence des rayons X synchrotron de plantules d’Alyssum murale. Les couleurs représentent différents éléments : le rouge correspond au potassium, le vert au calcium et le bleu au nickel ! © University of Queensland

L'opération minière s'apparente ainsi en quelque sorte à de l'agriculture : des plantes hyperaccumulatrices sont semées sur un site renfermant des métaux, puis elles sont récoltées et incinérées. Les cendres obtenues sont ensuite purifiées pour ne récupérer que les métaux. Cette technique étonnante est efficace tout particulièrement avec le nickel, certaines plantes pouvant en contenir jusqu'à 1 à 3 % en masse sèche ! On parle même de nickel vert ! Elle est également envisagée pour le cobalt, le zinc, le cuivre, le manganèse et certaines terres rares, mais le procédé est encore expérimental pour ces dernières.

Plusieurs projets de phytominage sont ainsi actuellement développés en Nouvelle-Calédonie, en Indonésie, dans les Philippines et en Malaisie. En Europe, des tests sont réalisés pour la réhabilitation de sites pollués. Si les avantages environnementaux sont évidents, cette solution ne semble toutefois pas capable de concurrencer les techniques d'extraction classiques en raison de leur très faible rendement, de la lenteur du processus, de la dépendance au type de sol et du climat et de la restriction des métaux traités.

La coloration verte du phloème de cet arbre (Hybanthus austrocaledonicus) en Nouvelle-Calédonie est liée à la présence de nickel dans ses tissus. © Antony van der Ent, UQ

Pas de solution miracle, mais des actions possibles pour réduire notre impact

On ne va pas se mentir, si le biominage et le phytominage présentent tous deux des avantages certains, ces deux approches restent pour l'instant marginales dans l'extraction des métaux et des terres rares en raison de leur non-compétitivité face à l'extraction classique.

Face aux volumes gigantesques nécessaires pour répondre à nos demandes toujours croissantes, l'extraction minière classique a donc encore de beaux jours devant elle. Faut-il donc se résigner à voir certaines régions du monde se transformer en paysages éventrés, ravagés par des mines à ciel ouvert ? Peut-être pas.

L'intégration de l'IA au cœur de l'exploration et de l'exploitation minière pourrait en effet permettre de réduire notre impact environnemental, notamment en optimisant la connaissance des gisements, en réduisant les volumes de minerais extraits inutilement et en améliorant le contrôle des opérations. L'IA devrait ainsi permettre une exploitation optimisée de gisements plus ciblés, entraînant une réduction de l'empreinte dans le paysage et de la consommation d'eau et d'énergie.

Dans ce contexte, la solution la plus efficace semble toutefois de réduire au maximum le besoin d'extraction, notamment en modifiant nos habitudes de consommation : acheter moins, réparer plutôt que jeter... et développer massivement la filière du recyclage !