Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert PDF

See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/358469887 Synthése des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Technical Report · May 2020 DOI: 10.13140/RG.2.2.13371.90408 CITATIONS READS 0 1,956 1 author: Marina Cabidoche EuroGeoSurveys 8 PUBLICATIONS 4 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Marina Cabidoche on 09 February 2022. The user has requested enhancement of the downloaded file. Synthése des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Rapport final BRGM/RP-69776-FR Mai 2020 Synthése des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Rapport final BRGM/RP-69776-FR Mai 2020 Étude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM AP19CAY031 M. Cabidoche Avec la collaboration de : A. Cailleau, P. Rostand, D. Miau, J. Weigel, T. Brouard, V. Laperche et S. Mahé Vérificateur : Approbateur : Nom : G. BELLENFANT Nom : F TRONEL Fonction : chargé de mission après-mine Fonction: Directeur régional Date : 31 mai 2020 Date : 21 septembre 2020 Signature : Signature : Le système de management de la qualité et de l’environnement est certifié par AFNOR selon les normes ISO 9001 et ISO 14001. Mots-clés : Réhabilitation minière, Mines primaires, Drainage acide minier, Remise en état, Revégétalisation, Après-mine, Gestion des risques, Monde, Guyane française, Australie, Nouvelle- Zélande, Nouvelle-Calédonie, Asie, Québec, Guyana, Suriname, Afrique de l'Ouest. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Cabidoche M. (2020) – Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert. Rapport final. BRGM/RP-69776-FR,143 p., 48 fig., 13 tabl., 6 ann. © BRGM, 2020, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM. Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Synthèse A ctuellement, en Guyane, seules trois mines exploitant l’or primaire peuvent être comptabilisées. Depuis quelques années, du fait du niveau du cours de l’or et du fort potentiel aurifère de la Guyane, plusieurs multinationales ont conduit des prospections et souhaitent développer des mines industrielles de gisements primaires en Guyane. Bien qu’en suspend à la date de ce rapport, le projet le plus avancé aujourd’hui, est celui de la Compagnie Montagne d’Or. Il est situé sur le secteur Paul Isnard et dont la taille envisagée dépasse largement ce qui a été, jusqu’à présent, exploité en Guyane. Par ailleurs, la première unité de cyanuration sur site est en cours de construction sur la mine Dieu-Merci, exploitée par la société Auplata. Toutes les exploitations de minerais primaires de Guyane sont des exploitations de surface ou MCO (Mines à Ciel Ouvert). Elles emploient de 30 à 50 personnes suivant les sites ou sociétés. Ces mines sont composées de tous les services communs à toutes les mines du monde : des services de production (extraction du minerai et du traitement des minerais) et des services périphériques. De par la nature de l’activité, un chantier minier est limité dans l’espace et dans le temps. Les compagnies minières qui quittent un site après l’avoir exploité ont l’obligation de le réhabiliter (selon les articles 79 et 79-1 du Code minier et des articles L.211.1 et L.512.17 du Code de l’environnement). La réhabilitation des sites constitue la dernière étape de fermeture d’un chantier. Elle est planifiée dès son ouverture et mise en œuvre au fur et à mesure de l’avancée du chantier. Elle doit s’accompagner d’un suivi du devenir du site de nombreuses années après sa fermeture afin de surveiller les risques en matière notamment de stabilité et de pollution, d’autant plus en milieu équatorial où la pluviométrie est importante et le risque de drainage minier acide par conséquent accru. La réhabilitation des sites après exploitation est aujourd’hui un facteur clé pour la stratégie de développement durable des sociétés minières. De nombreux exemples de réhabilitation minière sur des substances diverses et dans des contextes environnementaux et sociaux variés sont observables dans le monde. En Guyane, il n’existe pas de véritable retour d’expérience ni de protocole sur la réhabilitation de sites d’exploitation d’or primaire bien que certaines sociétés telles que SMSE et Auplata commencent à développer des méthodes pour répondre à cette obligation. Les futurs projets miniers qui seraient envisagés en Guyane nécessitent de préciser en amont les alternatives possibles en matière de remise en état sur la base des expériences connues dans des contextes climatiques équivalents. Dans ce cadre, la Direction Générale des Territoires et de la Mer (DGTM), anciennement DEAL, a chargé le BRGM de réaliser une synthèse bibliographique des connaissances en matière de réhabilitations minières de site primaire à ciel ouvert (préférentiellement aurifère) dans le monde et en particulier celles réalisées dans des conditions comparables à celles de la Guyane française. BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 5 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Sommaire 1. Introduction.................................................................................................................... 13 2. Les définitions................................................................................................................ 15 2.1. LA RÉHABILITATION............................................................................................... 15 2.2. LA RESTAURATION................................................................................................. 17 3. La réglementation et la législation................................................................................ 19 3.1. DANS LE MONDE.................................................................................................... 19 3.2. EN EUROPE............................................................................................................. 19 3.3. EN FRANCE............................................................................................................. 19 4. L’étude préliminaire du site........................................................................................... 21 4.1. L’ÉTUDE ENVIRONNEMENTALE DE RÉFÉRENCE................................................ 21 4.1.1. Le climat.......................................................................................................... 21 4.1.2. La qualité de l’air.............................................................................................. 21 4.1.3. Le sol et les matériaux..................................................................................... 22 4.1.4. Les reliefs........................................................................................................ 23 4.1.5. L’hydrologie et l’hydrogéologie......................................................................... 23 4.1.6. Les végétaux................................................................................................... 23 4.1.7. La faune........................................................................................................... 24 4.1.8. Les usages...................................................................................................... 24 4.2. L’ÉVALUATION DES RISQUES ET DES ENJEUX................................................... 24 4.2.1. La stabilité physique........................................................................................ 25 4.2.2. La stabilité chimique........................................................................................ 26 4.2.3. La stabilité écologique..................................................................................... 28 5. La remise en état du site minier.................................................................................... 29 5.1. L’ÉCOSYSTÈME...................................................................................................... 30 5.2. LA GESTION DES RELIEFS.................................................................................... 31 5.2.1. La stabilité des reliefs...................................................................................... 31 5.2.2. L’occupation du sol.......................................................................................... 32 5.2.3. La gestion du risque d’érosion par tunnel......................................................... 32 5.2.4. Le drainage en profondeur............................................................................... 33 5.2.5. La gestion de l’équilibrage des eaux et écoulement de surface........................ 33 5.2.6. Un exemple de méthode de modélisation 3D pour la gestion des reliefs.......... 34 5.3. LA GESTION DE L’EAU........................................................................................... 35 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 7 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 5.4. LA GESTION DES RISQUES DE POLLUTION........................................................ 35 5.4.1. Le cyanure....................................................................................................... 37 5.4.2. Le mercure....................................................................................................... 40 5.4.3. Le drainage minier acide.................................................................................. 40 5.4.4. Le potentiel de drainage acide minier sur le bouclier des Guyanes.................. 43 5.4.5. Le drainage neutre contaminé.......................................................................... 46 5.4.6. Les principales techniques de prévention du DMA........................................... 47 5.4.7. Les exemples de gestion des DMA de mines d’or primaire.............................. 55 5.4.8. Le traitement du drainage minier acide............................................................ 61 5.4.9. La phyto-remédiation....................................................................................... 62 5.5. LA GESTION DE LA REVÉGÉTALISATION............................................................. 66 5.5.1. Les propriétés du sol........................................................................................ 66 5.5.2. La sélection des espèces végétales................................................................. 71 5.5.3. Les techniques de revégétalisation.................................................................. 73 5.5.4. Exemple de revégétalisation de mines de nickel en Nouvelle Calédonie......... 75 5.5.5. Exemple en Guyane française......................................................................... 77 5.6. LE RETOUR DE LA FAUNE..................................................................................... 90 5.7. LE SUIVI DES INDICATEURS ET LEUR ÉVALUATION........................................... 90 5.7.1. Les micro-organismes...................................................................................... 91 5.7.2. Les végétaux................................................................................................... 91 5.8. LES CRITÈRES DE RÉUSSITES............................................................................. 91 5.8.1. Les généralités................................................................................................ 91 5.8.2. La méthode SMART........................................................................................ 99 6. La surveillance et la gestion de l’après mine............................................................. 101 6.1. LA SURVEILLANCE PENDANT LA REMISE EN ÉTAT.......................................... 102 6.2. LA SURVEILLANCE APRÈS LA REMISE EN ÉTAT............................................... 103 6.3. LES OUTILS DE SUIVI CARTOGRAPHIQUE......................................................... 103 6.3.1. La photographie aérienne ou la photogrammétrie.......................................... 103 6.3.2. La télédétection............................................................................................. 104 6.4. LE COÛT ET LE FINANCEMENT........................................................................... 107 7. Conclusion.................................................................................................................... 109 8. Abréviations et acronymes.......................................................................................... 111 9. Annexes........................................................................................................................ 113 10. Références bibliographiques..................................................................................... 136 8 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Liste des figures Figure 1 : Exemple du cours de golf de Streamsong Resort, Bowling Green, Floride, réhabilitation d'une ancienne mine de phosphate (Deegan, J.S, 2017)................................................... 16 Figure 2 : Exemple de réhabilitaton de la mine de charbon de Wilpinjong, région de mid-western en Australie (Peabody Australia, 2016).............................................................................. 16 Figure 3 : Développement hypothétique d'un écosystème illustrant la différence entre la réhabilitation et la restauration (Commonwealth of Australia, 2016a)................................ 17 Figure 4 : Logigramme représentant les étapes pour mener une évaluation des risques (ICMM, 2019)................................................................................................................................... 25 Figure 5 : Valeurs de références pour les eaux de consommation humaine...................................... 27 Figure 6 : Schéma des étapes pour la réhabilitation d'un écosystème autonome et résilient considérant les quatre paramètres clés (paysage, fonction, structure et composition), (modifié d’après Drake, J. A.,et al., 2010 ; Elmqvist,T., et al., 2003 ; Ruiz-Jaen,M., and Aide, T., 2005 ; Tongway, D., 2005 ; Tongway, D., and Hindley, N., 2004)....................... 30 Figure 7 : Profil en pente concave, stable et revégétalisé avec succès 4 ans après réhabilitation (région des mines d’or au nord-ouest de l’Australie Occidentale, projet de nickel Murin Murin) Photo : R Loch (Commonwealth of Australia, 2016a)............................................. 31 Figure 8 : Logigramme des étapes de modélisation du relief (modifié d'aprés Peroor et al., 2019)... 34 Figure 9 : Type de drainage produit par l’oxydation des sulfures en fonction du pH (INAP, 2014).... 36 Figure 10 : Photographie illustrant le drainage acide minier (revêtements et précipités oranges sur les roches formant une ligne de drainage en aval de la source du DMA) (Commonwealth of Australia, 2016b)............................................................................................................. 40 Figure 11 : Photographie de carottes montrant un intervalle massif de sulfures pyritiques avec des enclaves mafiques et intermédiaires dans le pluton du lac Brehaut, Canada (Barrie, C.T., et al., 2005)......................................................................................................................... 42 Figure 12 : Gisements aurifères primaires connus dans les boucliers Guyanais et Ouest-Africain (Compagnie Minière Montagne d’Or, 2018b)..................................................................... 43 Figure 14 : Carte géologique simplifiée du Bouclier des Guyanes montrant le gisement d'or de Rosebel, le gisement d'or d’Omai et d'autres gisements d'or et les occurrences du bouclier des Guyanes (Daoust, C., et al., 2011)................................................................. 45 Figure 14 : Graphique illustrant l'effet du pH (titration à l'hydroxyde de calcium) sur les concentrations en métaux dissouts dans l’eau affectée par un drainage minier acide pour une mine de métaux de base (Commonwealth of Australia, 2016b).......................... 47 Figure 15 : Exemple schématique d’une couverture multicouche et des éléments la constituant (modifié d’après Aubertin et al., 2015)................................................................................ 51 Figure 16 : Schéma conceptuel de la technique de la nappe surélevée avec couverture monocouche permettant de maintenir un haut degré de saturation dans les résidus réactifs et ainsi diminuer la génération de drainage minier acide (Aubertin, M., et al., 1999)..................... 55 Figure 17 : Image satellite de la mine de Sadolia (Sentinel-s2, 2020).................................................. 56 Figure 18 : Photographie du système de traitement passif par zone humide (Palon, G., 2014).......... 58 Figure 19 : Photographie de l'aire de stockage des résidus de Namuk montrant le remblai construit (Miller, S., 2014).................................................................................................................. 58 Figure 20 : Photographie du barrage des stériles à la fermeture de la mine de Kelian (Miller, S., 2014)................................................................................................................................... 59 Figure 21 : Photographie de la fosse ennoyée (Miller, S., 2014).......................................................... 59 Figure 22 : Photographie de la mine de Golden Cross après réhabilitation (Miller, S., 2014).............. 60 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 9 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Figure 23 : Vue d'ensemble montrant la gestion des déchets potentiellement générateurs de DMA (modifié d’après Miller, S., et al., 2012).............................................................................. 60 Figure 24 : Synthèse des différentes méthodes de traitement du drainage acide minier (INAP , 2014)................................................................................................................................... 62 Figure 25 : Schéma conceptuel des différents types de phyto-rémédiation (Favas, P., et al., 2014)... 63 Figure 26 : Guide pour le choix des techniques de revégétalisation (L'huillier, L., et al., 2010)........... 74 Figure 27 : Étapes de la végétalisation des anciens sites miniers en Nouvelle-Calédonie (d'après Jaffré, T., et al., 1997)......................................................................................................... 75 Figure 28 : Photographie de plantations réalisées pour la remise état sur un site de la société Vale en Nouvelle Calédonie (Vale Nouvelle Calédonie, 2015)................................................... 76 Figure 29 : Photographies illustrant les résultats de la technique d'ensemencement hydrique sur un site avant (à gauche) et après (à droite) de la SLN en 2012 (SLN, 2020)......................... 76 Figure 30 : Photographie de la pose de géofilet en toile de jute recouvrant les graines sur un talus de pente supérieure à 30° (Vale Nouvelle Calédonie, 2015)............................................. 77 Figure 31 : Photographie d'une pente remodelée en pente douce et fossés en courbes de niveau (SMSE, 2020)...................................................................................................................... 79 Figure 32 : Photographie d’essais de lutte contre l’érosion Saint-Auguste en 2017 (SMSE, 2020)..... 80 Figure 33 : Photographie de banquettes enherbées à Saint-Auguste en 2018 (SMSE, 2020)............ 81 Figure 34 : Photographie de l'aeration du sol avant enherbement en 2017 (SMES, 2020).................. 81 Figure 35 : Photographie de la pépinière de Saint-Élie (SMES, 2020)................................................. 82 Figure 36 : Photographies d'Ingas (à gauche) et de boutures de Clitorias (à droite) dans la pépinière de Saint-Élie en 2017 (SMSE, 2020).................................................................................. 84 Figure 37 : Photographie d'un lot préparé pour la reforestation (SMSE, 2020).................................... 86 Figure 38 : Photographie avant (à gauche) et après 3 ans (à droite) la revégétalisation avec des Ingas à Pactoles (SMSE, 2020).............................................................................. 86 Figure 39 : Exemple d'enherbement à Saint-Auguste en 2017 (SMSE, 2020)..................................... 87 Figure 40 : Photographie d'un site minier avant réhabilitation (Weigel, J., 2019)................................. 87 Figure 41 : Schéma de principe illustrant le modèle anti-érosif en demi-lune disposées en quinconce (Weigel, J., 2019)................................................................................................................ 88 Figure 42 : Exemple de suivi du reboisement d'un carreau minier restauré (Weigel, J., 2019)............ 89 Figure 43 : Eléments à considérer lors de la définition des objectifs pour la fermeture d'une mine (modifié d’après ICMM, 2019)............................................................................................. 92 Figure 44 : Etapes de planification et de mise en place de la réhabilitation (Commonwealth of Australia, 2016a)................................................................................................................. 94 Figure 45 : Relation entre établissement d'objectifs de réhabilitation, critères de réussite et indicateurs de performance (Commonwealth of Australia, 2016a ; WA EPA 2006).......... 99 Figure 46 : Illustration montrant le principe de la photogrammétrie (Torres, G., 2019)...................... 104 Figure 47 : Illustration montrant le principe de la technique du LIDAR (Torres, G., 2019)................. 105 Figure 48 : Hypercube de données du spectromètre imageur. Les couleurs représentent la réflectance des pixels de bord dans cette image de Boulder, CO. Les valeurs faibles sont bleues, les valeurs élevées rouges (Goetz, A.F.H., 2009)....................................... 106 10 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Liste des tableaux Tableau 1 : Exemples des procédés de destruction des cyanures par oxydation (Moisan, M., and Blanchardd, F., 2012)...................................................................................................... 38 Tableau 2 : Directives d'émissions des rejets cyanurés dans l'environnement indiquées dans le Cyanide Code (Institut international de gestion du cyanure, 2009)................................. 39 Tableau 3 : Les différentes options pour la gestion des déchets miniers et la prévention du DMA avec leurs avantages et inconvénients ( modifié d'après Anawar H.M, 2015)................ 49 Tableau 4 : Les différents types de matériaux pouvant être mis en oeuvre avec la technique pour limiter l'infiltration d'eau (d'après Aubertin, M., et al., 2015)............................................ 53 Tableau 5 : Synthèse des principaux facteurs à considérer lors du choix de la méthode de traitement de l'eau.............................................................................................. 61 Tableau 6 : Les différentes techniques de rémediation ( modifié d'après Ghosh, M., and Singh, S.P., 2005)....................................................................................................................... 63 Tableau 7 : Avantages et limites de la phyto-remédiation (modifié d'après Favas, P., et al., 2014).. 65 Tableau 8 : Présentation des techniques de remise en état des écosystèmes pour les déchets métallifères sur la base de la toxycité, de l’acidité et de la salinité (modifié d’après Cooke, J.A., and Johnson, M.S., 2002)........................................................................... 67 Tableau 9 : Considérations et pratiques pour la conservation des sols (traduit d’après Cooke, J.A., and Johnson, M.S., 2002)........................................................................................ 68 Tableau 10 : Avantages et inconvénients liés à l'utilisation de couches arables en réhabilitation (d'après Commonwealth of Australia, 2016a).................................................................. 69 Tableau 11 : Synthèse des paramètres chimiques du sol et des moyens d'actions pour les contrôler (Commonwealth of Australia, 2016a)............................................................... 71 Tableau 12 : Exemples d'indicateurs abiotiques et d’indicateurs biotiques pouvant être utilisé dans le cadre d’un suivi de performances (d’après Commonwealth of Australia, 2016a)....... 95 Tableau 13 : Attributs applicables recommandés pour compléter le suivi des critéres (d’après Young, R.E et al., 2019)................................................................................................... 98 Liste des annexes Annexe 1 : Définitions (Clewell et al., 2004).…………………………………………….……. 112 Annexe 2 : Textes réglementaires européens.………………………………………..……… 114 Annexe 3 : Textes réglementaires français.…………………………………………………....117 Annexe 4 : Listes non exhaustive des espèces utilisées par l’entreprise Vale Nouvelle Calédonie (2015) pour la remise en état (revégétalisation et l’ensemen- cement) des sites miniers …..…………………………………..…………….…....121 Annexe 5 : Exemple de gestion de la biomasse végétale du plateau de Goro (Nouvelle Calédonie) suivi par l’entreprise Vale (Vale Nouvelle Calédonie, 2015……….122 Annexe 6 : Références traitant des aspects socio-économiques liés à la fermeture des sites miniers …..……………..…………………………………..…………………..132 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 11 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 1. Introduction Le secteur minier aurifère guyanais se tourne depuis quelques années vers l’exploitation de gisement primaires. À ce jour en Guyane, trois mines légales exploitent, à ciel ouvert, les parties supérieures altérées de ces gisements. Le plateau des Guyanes est connu pour son fort potentiel en or et des pays tels que le Suriname et le Guyana exploitent déjà cette ressource de façon industrielle. La Guyane française voit, elle aussi, se développer des projets de recherche de ressources exploitables à l’échelle industrielle et menés par des multinationales. Dans un contexte environnemental aussi sensible qu’est celui de la forêt amazonienne, l’impact d’une activité minière à grande échelle est un enjeu majeur. En France, toute compagnie minière a l’obligation de réhabiliter le site avant la fermeture définitive de la mine et d’assurer son suivi sur une période suffisamment longue pour garantir la réussite du projet de réhabilitation. Cependant, la réglementation en la matière ne fixe pas d’attentes particulières sur les finalités de cette remise en état. Il convient, de ce fait, à la société minière, de définir avec les parties prenantes (gouvernement, population locale, associations, etc.) les objectifs de la remise en état et les critères de réussites affiliés en se basant sur l’étude environnementale de référence obligatoire réalisée en amont du projet. Les enjeux associés à la restitution d’un site minier après son exploitation touchent les domaines environnementaux, sociaux et économiques. Une mauvaise réhabilitation peut engendrer de graves conséquences sur l’environnement et les populations locales et porter préjudice aux sociétés minières qui s’inscrivent aujourd’hui dans une démarche de développement durable. Les acteurs de la filière minière développent à travers le monde des méthodologies et des techniques afin de respecter les exigences réglementaires et légales des différents pays et adaptent ces procédés à chaque site selon les conditions rencontrées. Chaque projet étant différents et complexes de par sa composition (fosse d’extraction, bassins de décantation ou de rétention, stocks de stériles, usines, etc.) et situation géographique et géologique, il ne peut exister de procédure universelle. En Guyane, le peu de retour d’expérience qu’il existe en matière de réhabilitation minière de site primaire se concentre sur les parties altérées des gisements et sont fourni par des sociétés qui développent des méthodes pour répondre à cette obligation réglementaire. Cette synthèse bibliographique a pour objectif de faire l’état non exhaustif des paramètres à considérer lorsque le terme de réhabilitation est employé pour la remise en état de mines à ciel ouvert. Bien que très important, les aspects socio-économiques liés à la fermeture d’un site minier ne seront pas abordés dans ce rapport. Pour ces questions, le lecteur pourra se référer aux documents cités en Annexe 6. Dans un premier temps des définitions sont proposées. Ensuite, un bilan de la réglementation actuellement en vigueur en matière de réhabilitation minière est présenté et en particulier celle de l’Europe et de la France. Suite à cela, l’étude préliminaire à mener sur un site avant le début des activités minières est détaillée. Dans la continuité, les différents éléments à prendre en compte pour la remise en état d’un site minier sont approfondis. Des exemples de cas à travers le monde orientés notamment sur des mines à ciel ouvert aurifères ou ayant des contextes proches de ceux de la Guyane française sont aussi présentés dans cette partie. Finalement, la surveillance et la gestion de l’après mine sont exposés à la fin de ce rapport. BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 13 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 2. Les définitions La présence d’activité minière dans une région apporte de profonds changements sur le tissu économique, social et sur l’environnement (ICMM, 2019). Ainsi, la fermeture d’un site minier doit être considérée dès le début du projet et pendant l’ensemble du cycle de vie de la mine afin de permettre une transition adaptée et une bonne remise en état. Cette dernière peut être envisagée sous différentes options dont les plus courantes sont la réhabilitation ou la restauration du milieu. D’autres termes sont aussi utilisés dans la littérature, tels que : la remédiation, la récupération, le remplacement, la réaffectation, la revégétalisation, le reboisement et le reverdissement. Une définition de chacun de ces termes est proposé en Annexe 1. À noter les travaux en cours de l’ISO/TC 82 exploitation minière dont le sous-comité SC7 (https://www.iso.org/committee/5052041.html) travaille sur : - ISO/TC 82/SC 7/WG 1 : terminologie relative à la fermeture et restauration des mines ; - ISO/TC 82/SC 7/WG 2 : planification des fermetures des sites miniers et de la gestion de leur réhabilitation ; - ISO/TC 82/SC 7/WG 3 : gestion des mines abandonnées. En France c’est le groupe miroir AFNOR/X14A présidé par le Bureau du Sol et du Sous-Sol (DGPR – Direction Générale de la Prévention des Risques – Ministère de la Transition Écologique et Solidaire) qui suit ces travaux de normalisation pour la France. 2.1. La réhabilitation La réhabilitation correspond au processus visant à la réparation des effets de l’exploitation sur l’environnement (Le Roux, C., 2002). Cette méthode est généralement choisie dans le cadre de projet visant à la réutilisation des terrains une fois les opérations terminées comme par exemple : des cours de golf (Figure 1), des marécages, des terrains agricoles ou résidentiels (Figure 2), des aires de loisirs, etc. En effet, cette remise en état permet de remodeler les reliefs et d’aider un nouvel écosystème à s’établir. Cette méthode n’implique généralement pas la remise en place de l’écosystème d’origine mais permet une autre utilisation de l’espace avec l’établissement de nouvelles espèces. L’état du terrain avant l’exploitation sera également gardé en référence afin d’évaluer le potentiel de réussite du projet après réhabilitation (Commonwealth of Australia, 2016a). BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 15 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Figure 1 : Exemple du cours de golf de Streamsong Resort, Bowling Green, Floride, réhabilitation d'une ancienne mine de phosphate (Deegan, J.S, 2017). Figure 2 : Exemple de réhabilitation de la mine de charbon de Wilpinjong, région de mid-western en Australie (Peabody Australia, 2016). 16 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert La réhabilitation comporte trois objectifs principaux (Commonwealth of Australia, 2016a) : - instaurer la durabilité et la stabilité à long terme des reliefs, des sols et de l’hydrologie du site ; - effectuer la réparation partielle ou totale de la capacité de l’écosystème à offrir un habitat au biote et des services aux individus ; - prévenir de la pollution aux alentours du site. 2.2. La restauration La restauration, quant à elle, a pour objectif de rétablir la structure et la fonction de l’écosystème en faisant en sorte que ceux-ci soient similaires à ceux du terrain avant la perturbation, ou reproduire un écosystème de référence (Commonwealth of Australia, 2016a). La réhabilitation et la restauration visent à rétablir un environnement sécurisé et de nouveau disponible après l’activité minière (Commonwealth of Australia, 2016a). Dans les deux cas, le temps est un facteur déterminant car il permet une évolution des milieux (Figure 3). Figure 3 : Développement hypothétique d'un écosystème illustrant la différence entre la réhabilitation et la restauration (Commonwealth of Australia, 2016a). BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 17 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 3. La réglementation et la législation 3.1. Dans le monde De nombreux états prennent, aujourd’hui, la mesure et l’importance de la remise en état des sites miniers (anciens ou actuels). Ainsi, bien que la réglementation de chaque pays soit spécifique, les mêmes idées générales sont reprises. En effet, les enjeux économiques, sociaux et environnementaux sont inhérents à l’arrêt d’une activité minière dans une région et doivent être intégrés dans le système réglementaire et ou législatif en vigueur. Pour ne citer que deux pays, les politiques de l’Australie et du Québec montrent une forte volonté environnementale de voir rétablir un écosystème pérenne intégré dès le début du projet minier. Pour citer des exemples, le gouvernement australien a proposé un guide : « Réhabilitation de sites miniers : programme des bonnes pratiques pour le développement durable de l’industrie minière » (Commonwealth of Australia, 2016a). Le gouvernement québécois a de son côté établi un guide de préparation du plan de réaménagement et de restauration des sites miniers au Québec ainsi que des fiches de thématiques (Gouvernement du Québec Ministère de l’énergie et des ressources naturelles, 2017). Face à cette demande de la part des états, les entreprises du secteur minier se sont regroupées afin de produire des supports techniques concernant l’activité minière. Ainsi l’International Council on Mining & Metals (ICMM) a proposé en 2019 une deuxième édition d’un guide de bonnes pratiques pour l’intégration de la fermeture des mines. En complément des aspects environnementaux, ce document propose également des pistes de réflexion et des lignes directrices pour les enjeux liés à la transition social et économique de la région qui sera impactée par la fermeture de la mine (ICMM, 2019). 3.2. En Europe Dans la réglementation européenne, la Directive 2006/21/CE du Parlement Européen et du Conseil, permet de définir ou de préciser les paramètres concernant la gestion des déchets de l’industrie extractive. Les éléments de ce texte en lien avec la remise en état et la réhabilitation des sites miniers sont présentés en Annexe 2. 3.3. En France La réglementation française ne comporte pas de spécifications particulières sur les méthodes de réhabilitation à employer ou sur les résultats attendus d’un point de vue social et environnemental. L’approche qui en est faite dans les textes en vigueur est axée sur les risques principaux d’effondrements et de ruptures de digues associés à l’arrêt des travaux miniers ainsi que sur la gestion des déchets dues à l’extraction. La directive européenne (Directive 2006/21/CE du Parlement européen et du Conseil du 15 mars 2006) relative à la gestion des déchets de l’industrie extractive et concernant des aspects liés à la fermeture d’un site minier est transposée dans la règlementation française par les textes suivant : - Décret n° 2010-1389 du 12 novembre 2010 relatif à l'obligation de constituer des garanties financières avant l'ouverture de travaux de recherche ou d'exploitation de mines ; - Décret n° 2010-1394 du 12 novembre 2010 relatif aux prescriptions applicables à certaines exploitations de mines et aux installations de gestion de déchets inertes et des terres non polluées résultant de leur fonctionnement ; BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 19 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert - Arrêté du 19 avril 2010 relatif à la gestion des déchets des industries extractives. Le Code de l’environnement présente quant à lui les éléments à fournir lors d’une étude d’impact (Article R122-3). Le détail de ces réglementations est présenté en Annexe 3. Le Code minier comporte des obligations complémentaires pour la Guyane française, mises en application via le Décret n° 2011-2106 du 30 décembre 20111 portant sur les dispositions de la mise en œuvre du Schéma Départemental d’Orientation Minière (SDOM) de la Guyane. Le Chapitre II, Article 4, indice d précise pour la remise en état que lorsque les travaux se situent dans les zones 2 ou 3 du SDOM, les mesures prévues par le pétitionnaire pour réhabiliter le site après exploitation, notamment la nature et les modalités de revégétalisation envisagée ou un projet alternatif doivent offrir les mêmes garanties de réhabilitation. 1 https://www.legifrance.gouv.fr/affichTexte.do?cidTexte=JORFTEXT000025061658&categorieLien=id 20 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 4. L’étude préliminaire du site 4.1. L’étude environnementale de référence Afin de réaliser une réhabilitation cohérente avec le contexte local, des études environnementales, économiques et sociales doivent être menées en amont du projet minier. Ces données initiales servent de référence pendant toute la durée de la vie de la mine et lors de la remise en état du site. Dans cette partie, seul le volet environnemental sera développé. Les données de référence environnementales critiques se rapportent : - au climat (les précipitations, les températures et l’évaporation) ; - aux sols (le pH, la salinité, la capacité d’échange des cationiques , la conductivité électrique, les profondeurs et les épaisseurs des sols, le taux de carbones organiques, l’azote total, le phosphore disponible, le bilan hydrologique annuel, l’érodabilité, la capacité de rétention d’eau des plantes (PAWC) et les nutriments dans le sol) ; - aux eaux de surface ; - aux eaux souterraines ; - à l’air ; - à la végétation et aux écosystèmes ; - à la faune ; - aux usages. Les espèces végétales ou animales sensibles (rares, menacées, etc.) doivent faire l’objet d’un inventaire particulièrement précis, voire exhaustif. En effet, leur présence dans une zone est susceptible de complexifier la réhabilitation, dans le cas où le projet minier ait tout de même été réalisé. Ces espèces peuvent directement impacter l’atteinte des objectifs de remise en état car elles sont fortement impactées par la modification de leur écosystème (Commonwealth of Australia, 2016a). 4.1.1. Le climat Les données climatiques telles que les taux de précipitations, le taux d’évaporation, les températures, la direction et la vitesse du vent sont des paramètres essentiels à la connaissance et à la compréhension d’un système. Notamment, car ils influencent de nombreux phénomènes comme l’érosion des sols, le drainage acide minier, la revégétalisation et le dimensionnement des ouvrages de gestion des eaux (fossés, bassin, etc.) avec notamment les périodes de retour des évènements pluvieux. 4.1.2. La qualité de l’air Le Code de l’environnement (Article R221-1 et R221-3)2 ainsi que l’OMS (Organisation Mondiale de la Santé) en 2005 précisent les paramètres à mesurer pour déterminer la qualité 2 https://www.legifrance.gouv.fr/affichCode.do;jsessionid=5082E20E2582BE007C5EF47CBB737B45.tplgfr36s_2?i dSectionTA=LEGISCTA000022964541&cidTexte=LEGITEXT000006074220&dateTexte=20101024 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 21 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert de l’air et les valeurs limites associées à chacun de ces éléments. La qualité de l’air ayant des répercussions sur la santé humaine, sur la faune, mais aussi sur la végétation. Ainsi, il est nécessaire, en amont du projet, de mener une évaluation de l’air sur les polluants suivants : - dioxyde d’azote (NO2) ; - oxyde d’azote (NOx) ; - dioxyde de soufre (SO2) ; - plomb (Pb) ; - particules fines de diamètre inférieur ou égal à 10 µm (PM10) ou à 2,5 µm (PM2,5) ; - monoxyde de carbone (CO) ; - benzène (C6H6) ; - ozone (O3) ; - arsenic ; - cadmium ; - nickel ; - benzo(a)pyrène. La météorologie et l’environnement de la zone d’étude sont également des facteurs très important lorsqu’il s’agit de suivre la qualité de l’air. En effet, le vent, la pluie, les températures ou un couvert forestier sont autant de paramètres pouvant influencer les résultats. 4.1.3. Le sol et les matériaux En amont de tous projets miniers, une étude des couches arables et des morts terrains est recommandée afin de planifier les opérations qui doivent permettre d’optimiser l’exploitation et de limiter les risques de pollution. Il est ainsi nécessaire de connaitre le fond géochimique des sols (fond pédogéochimique). Les matériaux à risque (drainage acide minier, fibres asbestiformes (amiante), salinité élevée, érosion), identifiés dès la phase d’exploration, seront prélevés, isolés ou utilisés de telle sorte à réduire tous risques de dégradation. La caractérisation des sols et des roches se fait à différentes périodes par le biais d’analyses permettant de déterminer les propriétés minéralogiques, chimiques et physiques des matériaux qui seront mobilisés. Les propriétés évaluées concernent plus spécifiquement : la répartition granulométrique des matériaux (bien que celle-ci dépende de la méthode d’exploitation) et les caractéristiques physico-chimiques telles que le pH, la teneur en chlorures, l’érodabilité, la capacité à retenir l’eau, la perméabilité ainsi que la fertilité des matériaux. Afin de planifier et de maintenir une gestion efficace des couches tout au long du projet minier, l’utilisation d’un outil SIG (Système d’Information Géographique) est fortement recommandée (Commonwealth of Australia, 2016a). 22 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 4.1.4. Les reliefs Une exploitation minière induit obligatoirement une modification des reliefs à plus ou moins long terme selon le choix de la réhabilitation. Dans tous les cas, la topographie de référence du site est relevée en amont du projet et un plan topographique post exploitation doit être proposé. L’anticipation des reliefs finaux du site permet d’optimiser et d’encadrer, dès le début de l’activité, le stockage des stériles, des résidus miniers et la géométrie de la fosse, ce qui facilite d’autant plus la réhabilitation en réduisant son coût. La gestion des reliefs est d’une grande importance, car outre les risques d’érosion, l’écoulement des eaux est directement impacté par la topographie d’un site. Les éléments pouvant avoir des répercussions sur la préservation de reliefs sont : - un faible tapis végétal ; - de fortes précipitations ; - des pentes de talus trop importantes ou difficilement gérables du fait des caractéristiques intrinsèques des matériaux ; - des matériaux érodables (éléments peu cohésifs, de faible granulométrie, etc.). Tous ces éléments doivent être considérés et doivent faire l’objet d’un suivi spécifique à tous les stades du projet et sur une période à définir après la fermeture de la mine (Commonwealth of Australia, 2016a). 4.1.5. L’hydrologie et l’hydrogéologie L’état des lieux doit impérativement inclure une partie sur l’hydrologie et l’hydrogéologie du site ciblé pour une exploitation minière. La bonne caractérisation du milieu (quantitative et qualitative), avant toute perturbation par une activité minière, est essentielle afin de définir les données de référence qui serviront de base pour définir les objectifs de réhabilitation. Ainsi les paramètres suivants pourront être considérés : - la profondeur piézométrique des nappes souterraines ; - la conductivité électrique ; - le pH ; - l’alcalinité ; - les concentrations en éléments majeurs tels que : Ca, Mg, Na, K, Cl, SO4, HCO3, CO3, NO3 ; - les concentrations en éléments mineurs et traces (exemple : B, Br, Sr, Li, …). L’évaluation des apports en eau de surface comprend, entre autre, la superficie du bassin versant et le coefficient d’écoulement du bassin versant de référence (ICMM, 2015a). Les apports de solides (dû à l’écoulement de surface sur les matériaux) peuvent également être évalués (Kloppmann, W. et al., 2010). 4.1.6. Les végétaux L’activité minière impacte directement la végétation qui doit être retirer pour permettre l’accès au gisement. Le rôle essentiel de la végétation dans un écosystème et pour l’environnement BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 23 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert n’est plus à démontrer. Ainsi, le site visé par le projet minier est préalablement caractérisé grâce à : - un inventaire de la flore du site (ICMM, 2015b) ; - une description des conditions pédo-climatiques (nature du substrat édaphique, condition hydrique, etc.) (L'huillier, L. et al., 2010). 4.1.7. La faune Un inventaire complet de la présence de faune et des populations est indispensable pour un état des lieux initial avant toute activité minière (Commonwealth of Australia, 2016a ; ICMM, 2015b). La Guyane possède une faune très riche, le lecteur pourra se référer à la liste des espèces protégées disponible sur le site : http://www.guyane.developpement-durable.gouv.fr/liste-des- arretes-pour-les-especes-protegees-a768.html. En Europe, la liste des espèces protégés est consultables sur les deux sites suivants : https://ec.europa.eu/environment/nature/conservation/index_en.htm et les guides associés : https://ec.europa.eu/environment/nature/conservation/species/guidance/index_en.htm. 4.1.8. Les usages Un inventaire complet des usages des ressources et des sols doit être réalisé. Il doit identifier : - l’étendue de la zone concernée par des impacts miniers potentiels ; - les usages actuels et historiques des sols, des eaux ; - les propriétaires des parcelles cadastrales. 4.2. L’évaluation des risques et des enjeux L’évaluation des risques est une étape essentielle de tout projet minier. Elle permet de cibler les principaux risques (Figure 4) sur des domaines tels que : - la santé et la sécurité ; - la réglementation et la législation ; - l’environnement ; - le social ; - le financier ; - la réputation et l’image de la compagnie minière et des actionnaires. Au stade de remise en état, la prise en compte des risques peut entrainer des économies financières car les objectifs fixés pour la fermeture sont cohérents avec les risques et les impacts à gérer. Dans ce sens, le choix du type de réhabilitation doit intégrer cette étude afin de restituer des terrains en adéquation avec la future utilisation souhaitée par les parties prenantes. L’évaluation des risques permet également de prévoir le suivi et la maintenance à mettre en place à la fin de l’activité minière et les fréquences des contrôles à effectuer (ICMM, 2019). 24 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Figure 4 : Logigramme représentant les étapes pour mener une évaluation des risques (ICMM, 2019). L’évaluation des risques doit, ainsi, prendre en compte les paramètres tels que la stabilité physique et la stabilité chimique des différents éléments composant la mine afin de garantir la sécurité du site dans le temps (Gouvernement du Québec Ministère de l’énergie et des ressources naturelles, 2017). 4.2.1. La stabilité physique Garantir une stabilité physique des paysages dans le temps afin qu’ils soient compatibles avec les objectifs de la réhabilitation et la future utilisation des terrains est un facteur essentiel dans tous projet minier. L’érosion joue un rôle essentiel dans la déstabilisation physique des reliefs, car elle peut conduire à des glissements de terrain, des ruptures de digues, etc.. Cela nécessite la prise en compte de plusieurs paramètres : - pente ; - nature des sols de surface ; - entendue et durée de la perturbation sur les sols ; - position dans le bassin versant. La gestion du drainage est essentielle pour contrôle l’érosion cela doit passer par : - une cartographie précise de la topographie et du réseau hydrographique ; - la mesure des flux ; - la capacité de stockage des bassins ; - la capacité de drainage des réseaux hydrographiques. La chute de hauteur doit également être considérée dans le cas où des reliefs seraient encore abrupte à la fin de la remise en état (ICMM, 2019). BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 25 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 4.2.2. La stabilité chimique Les risques liés à la stabilité chimiques peuvent être nombreux. Ils sont essentiellement induits, par la géologie (nature et composition géochimique des roches et des minéralisations), les conditions climatiques et les méthodes d’exploitation (extraction, traitement, stockage, gestion des eaux, etc.) du site. Ainsi, des phénomènes tels que le Drainage Minier Acide (DMA), le Drainage Neutre Contaminé (DNC), la lixiviation des métaux, la concentration en minéraux lourds et les modifications physico-chimiques (le pH, la sodicité, la salinité, etc.) sont à évaluer dès le début du projet et à caractériser dès la campagne de prospection (Poulard, F., et al., 2017). Les normes suivantes en matière de caractérisation des matériaux et du potentiel de DMA sont citées à titre d’exemple : - CEN/TR 16376: overall guidance document for characterisation of waste from the extractive industries; - CEN/TR 16365: sampling of waste from extractive industries; - EN 15875: static test for determination of acid potential and neutralisation of sulphidic waste; - CEN/TR 16363 : kinetic testing for assessing acid generation potential of sulphidic waste from extractive industries; - CEN/TS 16229: sampling and analysis of weak acid dissociable cyanide discharged into tailing ponds; - EN 15875: static test for determination of acid potential and neutralisation potential of sulphidic waste. a) Le cyanure La technique de cyanuration étant utilisée dans l’industrie aurifère pour l’extraction de l’or, une évaluation de son impact doit être faite en amont du projet (Moisan, M. and Blanchard, F., 2012). La gestion du risque de pollution lié au cyanure est détaillée dans le paragraphe 5.4.1 de ce rapport. Les valeurs sanitaires et environnementales de références Dans le milieu du travail les limites moyenne d’exposition (VME) sont fixés à 5 mg/m3 pour les cyanures et à 4 mg/m3 pour les cyanogènes dans l’air. Dans les eaux pour la consommation humaine, les valeurs de références sont présentées dans la Figure 5 (Moisan, M. and Blanchard, F., 2012). 26 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Figure 5 : Valeurs de références pour les eaux de consommation humaine. b) Le mercure La Guyane possède des teneurs naturelles en mercure dans les sols et les roches ce qui constitue un fond géochimique. Les paragraphes suivants sont extraits du rapport de Laperche, V. et al., 2008. Le mercure est présent de façon naturelle dans les sols de Guyane, où il peut avoir deux origines non exhaustives : - l’accumulation résiduelle du mercure au cours du processus d’altération de la roche et de la formation du sol (cette accumulation est une caractéristique des oxysols ou sols ferrallitiques, formés en conditions climatiques chaudes et humides, pendant des périodes très longues) ; - les apports atmosphériques naturels en mercure (dégazage de l’écorce terrestre et des océans) susceptibles d’être retenus par les constituants des sols, particulièrement des sols tropicaux riches en oxyhydroxydes métalliques. Le stock de mercure peut cependant varier, d’un ordre de grandeur, dans des conditions identiques de la géologie et des apports atmosphériques, en fonction de la diversité pédologique. Les oxysols sont les plus riches en raison de leur constitution (richesses en oxhydroxydes métalliques) et de leur organisation (perméabilité élevée, conditions oxydantes), favorables à la rétention du mercure. À l’opposé, les sols hydromorphes sont pauvres en oxyhydroxydes ainsi qu’en argile et retiennent moins le mercure. Dans ces différents milieux, les oxysols (qui couvrent une majorité du paysage) sont un des principaux réservoirs de mercure. Ce sont des sols profonds situés aux sommets des bassins versants, la roche mère se trouvant à 20 ou 30 m de profondeur. La teneur en mercure des oxysols peut atteindre 500 mg/t (milligramme par tonne) en surface. La profondeur sur laquelle est présent le mercure témoigne d’une accumulation très ancienne (liée aux précipitations atmosphériques et à l’âge de ces sols, de plusieurs millions d’années). À l’opposé, les sols hydromorphes situés en fonds de vallons, ont des teneurs beaucoup plus faibles comprises entre 20 et 50 mg/t. À titre d’exemple, le fond géochimique en mercure sur le haut de l’Oyapock est estimé à 100 (± 50) mg/t dans des sédiments. En comparaison, le fond géochimique en mercure de l’Amazonie est estimé entre 10 et 160 mg/t (Laperche, V. et al., 2008 et références). BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 27 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert La quantité de mercure dans l’eau est très faible en Guyane et bien en dessous de la limite indiquée dans la norme de potabilité de l’eau (à 1 µg/l). De plus, le mercure contenu dans l’eau se trouve en 99 % sous forme inorganique ce qui impacte peu les organismes aquatiques (Laperche, V. et al., 2008 et références). Le risque sanitaire lié au mercure inorganique dans un cours d’eau est dû à son potentiel changement, sous l’action d’une bactérie, en méthylmercure (MMHg ou CH3Hg) qui est la forme la plus toxique de ce métal (Laperche, V. et al., 2007). Historiquement en Guyane, les miniers légaux employés souvent du mercure pour amalgamer l’or. Depuis le 1er janvier 20063, son emploi est strictement interdit mais des orpailleurs illégaux continuent encore à l’utiliser entrainant une pollution qui impacte directement les écosystèmes et en particulier ceux des cours d’eau (Laperche, V. et al., 2008 et références). Ainsi, il est important de faire un état des lieux complet et de connaitre le fond géochimique de la zone en amont du projet afin de pouvoir par la suite mener une remise en état cohérente avec les conditions initiales du milieu naturel avant l’exploitation minière (ICMM, 2019). 4.2.3. La stabilité écologique L’un des principaux enjeux de la remise en état d’un site est la restitution d’un écosystème stable, durable et qui reste dans la trajectoire définie dans le projet. Pour cela, les éléments suivants sont particulièrement importants : - la biodiversité en place sur le site après la remise en état (aspects quantitatif et qualitatif) ; - la présence d’un écosystème auto suffisant et viable sur le long terme (sans intervention de l’homme) ; - la compatibilité de la restitution avec l'utilisation post mine du terrain tel qu’il a été défini dans le projet de réhabilitation (ICMM, 2019). 3 Arrêté préfectoral n° 1232/SG du 8 juin 2004: interdisant l’utilisation du mercure pour l’exploitation aurifère en Guyane 28 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 5. La remise en état du site minier Actuellement, il n’existe pas de méthode unique et universelle de remise en état pour un site minier. En effet, chaque site comporte ses spécificités compte tenu de son environnement, de sa géologie, de la méthode d’exploitation employée et du choix du type de réhabilitation ou de restauration convenue avec les parties prenantes au début du projet (Flores, J.C.D.C, and Lima, H.M., 2012). Cependant, bien que chaque projet soit unique, des bases communes existent, notamment sur les différents éléments à considérer pour permettre la bonne restitution des terrains. Comme indiqué précédemment, une fermeture progressive est préférable ainsi qu’une réhabilitation au fur et à mesure de l’avancée de la mine quand cela est possible. Les aspects suivants sont alors intégrés dans le projet de remise en état : - la gestion du sol ; - la stabilité des terrains ; - l'entreposage stratégique des matériaux stériles ; - le placement de couverture ; - l’isolement et l’encapsulation des déchets miniers non inertes ; - le déversement des stériles dans la fosse ; - la revégétalisation ; - le détournement des eaux non impactées ; - l’amélioration des infrastructures pour la gestion des eaux. Cette liste n’est pas exhaustive et d’autres éléments comme la démolition des infrastructures non utilisées pourraient également être ajouté. La réhabilitation progressive comporte de nombreux avantages comme, par exemple, l’acceptation social. L’entreprise montre ainsi sa capacité à respecter ses engagements. La mise en place sur de petites parties de la mine des plans de remise en état établis permet également de tester leurs applicabilités et de voir leurs résultats in situ à grande échelle. En cas de défaillance, l’entreprise peut alors prendre les mesures correctives appropriées au plus tôt et améliorer ainsi sa connaissance et ses pratiques autour de la réhabilitation du site. Le retour d’expérience de ces premiers travaux peut également servir d’exemple pour d’autres projets. Une remise en état au fur et à mesure de la vie de la mine permet également d’estimer plus finement les coûts et de les diluer tout en limitant les garanties financières. Lorsque la réhabilitation ne peut se faire à l’avancé, par exemple lorsqu’il y a une incertitude sur le plan minier et l’évolution de la mine, l’entreprise doit prévoir des réserves financières adaptées au projet. Dans un certain nombre de pays le démarrage de l’exploitation est conditionné la constitution de ces garanties financière (par exemple sous forme de garanties bancaires) et elles seront déployées au fur et à mesure de la fermeture (ICMM, 2019). BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 29 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 5.1. L’écosystème Un écosystème se défini par la prise en compte de quatre facteurs essentiels qui sont : le paysage, la fonction, la structure et la composition. Ces paramètres peuvent être utilisés comme base pour la construction d’un modèle de remise en état d’un site (Figure 6). Dans un premier temps, la fonction paysagère sera traitée par une approche géotechnique et géomorphologique. Celle-ci prendra en compte les éléments climatiques, morphologiques et géologiques afin d’établir un socle solide sur lequel viendra s’établir la suite des actions. Il est très important de ne pas négliger cette étape, car l’instabilité du paysage conduit à une perte permanente de ressources telles que les nutriments, le sol et l’eau. Cela conduit par conséquent à une dégradation des reliefs dû à l’érosion et à une perte de la biodiversité. Dans un second temps, la fonction du site sera considérée avec la prise en compte des cycles biologiques et géochimiques, incluant le cycle de l’eau ainsi que le cycle des nutriments. Ensuite, les notions de structure et de composition étant intimement liées, elles sont étudiées dans une même phase. En effet, le ré-établissement de la faune et de la flore ne peut se faire que dans un habitat favorable à chaque espèce. Toutes ces étapes ont pour but d’établir un écosystème adapté, autonome et résilient (Drake, J. A., et al., 2010). Figure 6 : Schéma des étapes pour la réhabilitation d'un écosystème autonome et résilient considérant les quatre paramètres clés (paysage, fonction, structure et composition), (modifié d’après Drake, J. A.,et al., 2010 ; Elmqvist,T., et al., 2003 ; Ruiz-Jaen,M., and Aide, T., 2005 ; Tongway, D., 2005 ; Tongway, D., and Hindley, N., 2004). 30 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 5.2. La gestion des reliefs 5.2.1. La stabilité des reliefs La gestion des reliefs est fortement liée à l’avancement du projet et à l’évolution du site. Bien qu’il n’existe pas de méthode préétablie, l’utilisation de modèles d’évolution des reliefs, comme le modèle d’érosion et d’écoulement WEPP (Water Erosion Prediction Project, Flanagan & Livingston, 1995) est de plus en plus répandue. Ces outils effectuent des simulations sur la base des paramètres du site et permettent ainsi de déterminer la méthode de remise en état la plus adaptée pour la stabilité des reliefs. Ces modèles reposent essentiellement sur les paramètres suivants : - le climat du site et les précipitations (érosivité des pluies) ; - l’érodabilité des matériaux utilisés pour la construction du relief ; - le type de couverture végétale possible et ses répercussions sur les fonctions du sol. L’utilisation de ces modèles peut permettre de définir : - le type de profil capable de réduire l’érosion de certains matériaux comme présenté Figure 7 avec l’exemple d’un profil concave ; - la nécessité d’incorporer des roches pour réduire l’érodabilité et augmenter l’infiltration ; - la possibilité d’installation de paillis pour maîtriser l’érosion superficielle sur des endroits stratégiques de la pente ; - la modification de la capacité d’infiltration du sol par la croissance de la végétation (Commonwealth of Australia, 2016a). Figure 7 : Profil en pente concave, stable et revégétalisé avec succès 4 ans après réhabilitation (région des mines d’or au Nord-Ouest de l’Australie Occidentale, projet de nickel Murin Murin) Photo : R Loch (Commonwealth of Australia, 2016a). Actuellement, aucune réglementation ou norme internationale ne précise le taux d’érodabilité considéré comme acceptable pour les sites miniers réhabilités. Cependant, un objectif pourra être établi dans le projet de réhabilitation (Commonwealth of Australia, 2016a). BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 31 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 5.2.2. L’occupation du sol Outre la gestion des risques induite par la présence de reliefs, le positionnement des structures artificielles (i.e., bâtiments sociaux, ateliers mécaniques, usines de traitement, verses à stériles, etc.) doit être pensé dans la durée de l’activité minière. En effet, il convient de préserver l’accès au gisement au fur et à mesure de l’avancée de l’exploitation et de prendre en compte les voies d’écoulement terrestre afin de ne pas les bloquer ou les modifier involontairement. Les déplacements de la faune doivent également être pris en compte, notamment en ce qui concerne les accès aux points d’eau. De même, l’occupation des sols est à considérer afin de réduire au maximum l’emprise au sol tout en assurant la stabilité de la structure. La hauteur pour assurer une stabilité est liée aux paramètres suivants : - le potentiel d’érosion du climat ; - l’érodabilité des substances en surface, y compris les résidus rocheux, les dragages et les matériaux de croissance ; - la hauteur et l’angle d’inclinaison de la pente ; - la couverture végétale susceptible de se développer sur la descenderie extérieure ; - le profil adopté (linéaire, concave, convexe) et sa construction. L’occupation du sol est généralement prévue en amont du projet et réévaluée au besoin de l’exploitation (Commonwealth of Australia, 2016a). 5.2.3. La gestion du risque d’érosion par tunnel Le phénomène d’érosion par tunnel (appelé aussi renardage) peut entraîner un effondrement des reliefs miniers. La cause principale de cet événement est due à la présence d’argiles dispersives ainsi qu’à une quantité importante de particules fines mobiles dans les matériaux constituant les structures artificielles. La dispersion des argiles peut être induite par : - un taux élevé de sodium échangeable ; - l’effet des sels peu solubles ; - la présence en grande quantité de magnésium. Une combinaison de ces trois facteurs est également possible. La dispersion des argiles peut être réduite voire empêchée grâce à un apport en calcium par exemple avec un ajout de gypse ou de chaux (pour un matériau acide). Si l’addition de gypse est la solution sélectionnée, de l’eau et de la terre doivent être ajoutées sur la couche arable préalablement nivelée (préférentiellement). Ainsi, le gypse a le temps de se dissoudre et de remplacer le sodium dans le sol ou les déchets. Le taux de gypse est évalué en fonction de la capacité d’échange cationique sol/déchets, la teneur en sodium (ou magnésium) échangeable, la masse volumique et le volume à traiter (Commonwealth of Australia, 2016a). 32 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 5.2.4. Le drainage en profondeur Lorsque des matériaux, ayant un potentiel favorisant le drainage minier ou le transport de polluant, sont présents dans les reliefs, la modélisation du dépôt devra considérer l’érosion ainsi que la mise en place d’un drainage en profondeur. En effet, l’érosion peut amener à la remise en surface de matériaux encapsulés et à des suintements, entrainant ainsi des pollutions. En complément de la nature des matériaux, ce phénomène est directement influencé par la pluviométrie. Certains principes doivent être pris en compte pour réduire le risque de drainage profond. En effet, le risque d’effondrement sur le court ou long terme de couches de séparations compactées est prévisibles si elles sont biologiquement actives et situées à proximité de la zone de mouillage/ séchage. La mise en place de couches de couvertures ayant une bonne capacité d’emmagasinement et de libération de l’eau permet de réduire le risque de drainage en profondeur. De même, la végétation peut jouer un rôle déterminant grâce à sa capacité à récupérer l’eau disponible dans le sol. Ainsi, le choix des essences végétales utilisées pour la réhabilitation devra également prendre en compte ce paramètre en sélectionnant par exemple des espèces ayant un enracinement profond. Le drainage minier est développé au paragraphe 5.4. 5.2.5. La gestion de l’équilibrage des eaux et écoulement de surface Pour l’équilibre des eaux, les reliefs doivent être conçus de façon à permettre une pénétration rapide dans le milieu et sans rétention prolongée pouvant entrainer des glissements de matériaux résiduels (risque de création de dolines) ou la détérioration de la végétation. Ainsi, le temps et la profondeur de stagnation doivent être réduits au maximum. Pour cela, les méthodes préconisées impliquent le nivellement de la partie supérieure des reliefs (à maintenir dans le temps) et l’optimisation de l’épaisseur en surface. La mise en place de murs de soutènement afin de découper les surfaces exposées et de contrôler ainsi l’infiltration sur ces surfaces est également une possibilité. La gestion des écoulements de surface est un paramètre critique pour garantir une réhabilitation stable sur le long-terme. En effet, des voies d’écoulements non contrôlées peuvent entrainer des ravines et des glissements de terrains. Afin de limiter ces risques, des systèmes d’évacuation des eaux et des points de décharges stabilisés pour chaque bassin versant doivent être établis. Les paramètres influençant le choix du système pour limiter l’accumulation de l’eau au sommet des reliefs sont : - le risque de drainage en profondeur du relief ; - les conditions climatiques (humidité, taux de précipitation, etc.) ; - le taux d’écoulement ; - la végétation sur le relief. Les risques de détérioration sont d’autant plus élevés si le débit d’eau à gérer par le système d’écoulement est important et que la stabilisation de la décharge n’est pas suffisante. Dans les mines, les systèmes de gestion de l’écoulement des eaux sont souvent réalisés à l’aide de merlons qui permettent canaliser et de diriger l’eau vers des bassins de rétention ou des drains rocheux (Commonwealth of Australia, 2016a). BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 33 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 5.2.6. Un exemple de méthode de modélisation 3D pour la gestion des reliefs Dans le but d’évaluer les différentes options de construction des reliefs d’un site minier en vue de sa réhabilitation future, Peroor et al. (2019) proposent une utilisation des outils : d’analyse WEPP, de Civil-3D avec GeoFluv et de SIBERIA. Le modèle WEPP permet de prédire le ruissellement et l’érosion (modèle 2D) sur le long terme par rapport à différentes formes de morphologie (linéaire, concave, convexe-concave et convexe) en se basant sur des paramètres d’érosion calibrés récupérés lors des essais sur le terrain. Le logiciel GeoFluv (Natural Regrade) est utilisé pour développer une forme de relief de remblai en utilisant la densité de drainage et l’étendue de la convexité et de la concavité pour développer des formes de reliefs 3D basées sur des analogues naturels. Ces données sont ensuite affinées dans le logiciel Civil 3D. Le logiciel SIBERIA résout des équations différentielles partielles, à partir des données du site, qui quantifient le transport des sédiments à travers un paysage et l’érosion et les dépôts qui résultent de ce transport de sédiments. Ce logiciel permet ainsi de créer un modèle d’évolution de la topographie pour évaluer l’évolution de l’érosion sur le long terme. Des reliefs conçus par rapport aux principes de géomorphologie (prise en compte du paysage naturel et les schémas de drainage de la zone environnantes), le model 2D issu du model WEPP, le modèle provenant de GeoFluv et le modèle issu de SIBERIA sont ensuite saisies dans Autodesk Civil 3D pour développer des surfaces 3D TIN (Triangular Irregular network ou réseau triangulaire irrégulier). Cette approche permet d’intégrer dans les paramètres l’érodabilité et la gestion des eaux avec le phénomène de drainage en profondeur pour sélectionner la meilleure option en terme de géomorphologie et de durabilité. La méthode suivie est représentée par le modèle suivant (Figure 8) : Figure 8 : Logigramme des étapes de modélisation du relief (modifié d'aprés Peroor et al., 2019). Cette méthode est applicable pour chaque site minier et permet de déterminer la géomorphologie la plus adaptée aux secteurs pour une réhabilitation durable sur le long terme. 34 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert 5.3. La gestion de l’eau La gestion de l’eau dans le contexte minier est un point essentiel à toutes les phases du projet d’exploitation (après mine compris). En effet, l’impact d’une mine sur l’eau concerne à la fois les aspects physiques (modification de la répartition géographique des écoulements, des débits de transfert des systèmes hydrologiques et hydrogéologiques, etc.) mais également les aspects chimiques (drainage acide minier, drainage neutre contaminé, salinité, métaux lourds, etc.) (Blachère, A., 2004). Une pollution de l’eau peut avoir des conséquences désastreuses, à la fois pour l’environnement (destruction de la faune et de la flore) mais aussi pour la santé des populations vivants dans la région. Les métaux lourds tels que l’arsenic, le molybdène, le cadmium, le manganèse, le chrome, le cuivre, le plomb, le mercure, le nickel, le sélénium et le zinc peuvent causer des dommages aux organes (foie, pancréas, etc.) et réduire la fertilité des organismes aquatiques. Toute la chaine alimentaire peut être impactée, jusqu’à l’homme. Tout comme pour les sols, les paramètres de salinité et de concentration en métaux lourds ont un fort impact sur la qualité des eaux. Dans les premières années de la réhabilitation, le ruissellement des eaux sur les surfaces dénudées, comme par exemple les stocks de résidus miniers, entrainent un déplacement des sels, des métaux et des complexes cyanurés dans les eaux de surfaces et souterraines (Worsley Alumina Pty Ltd, 1994). De plus, la circulation de l’eau sur les surfaces mise à nues entraine une forte érosion et des problèmes de pollution des milieux aquatiques en matières en suspension (MES). Le taux de MES dans les cours d’eau a un effet sur la turbidité. Son augmentation conduit à la réduction de la pénétration de la lumière dans le milieu et peut conduire à la mort des organismes aquatiques. Des bassins de réception des eaux pluviales doivent être positionnés et dimensionnés de telle sorte à permettre la collecte, la décantation voire le traitement des eaux de ruissellement avant leur rejet dans le milieu naturel. Les actions à mener pour la gestion des eaux par rapport aux reliefs et aux risques de pollutions sont précisées dans les paragraphe 5.2 et 5.4. 5.4. La gestion des risques de pollution Les rejets miniers non inertes peuvent être la source de différentes pollutions ayant un fort impact environnemental en direct sur l’eau et les sols et indirectement sur la faune, la flore et par conséquent sur la population humaine. Ainsi, le drainage minier acide (DMA) aussi appelé drainage acide rocheux (ARD), le drainage neutre contaminé (DNC) et le drainage salin sont des phénomènes souvent rencontrés dans les exploitations minières et doivent être anticipés en amont du projet afin d’empêcher ce type de réaction. Le DMA et le DNC peuvent également contenir une salinité élevée (sulfate). c) L’évaluation des déchets miniers Les déchets miniers réactifs sont souvent examinés par rapport à 9 paramètres (Green, R., et al., 2019) : - le potentiel à générer un drainage acide, neutre ou alcalin ; - la salinité ; BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 35 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert - les composés azotés (par exemple agents de dynamitage) ; - l’amiante ; - la matières organiques (par exemple à partir de schiste ou de lignite) ; - la radioactivité ; - le cyanure. L’identification et la quantification de ces éléments permettent de définir les mesures environnementales et de sécurité à prendre pendant et après l’exploitation. La prise en considération de ces données permet notamment de fixer les objectifs à atteindre pour le suivi et le rétablissement d’un environnement sain (Commonwealth of Australia, 2016b). En Guyane française, le mercure peut être rajouté à cette liste car malgré son interdiction depuis 2006, les orpailleurs illégaux utilisent encore cette substance pour amalgamer l’or (WWF, 2020). d) L’influence du pH Le pH est l’un des paramètres contrôlant les réactions de drainage minier. En effet, un pH inférieur à 6 engendre un drainage acide alors qu’un pH supérieur à 6 entraine un drainage neutre ou salin (Figure 9). Figure 9 : Type de drainage produit par l’oxydation des sulfures en fonction du pH (INAP, 2014). 36 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Ainsi, les rejets peuvent être considérés comme potentiellement générateur de DMA lorsque le pH de l’eau est acide et que le potentiel de génération d’acide est supérieur à la capacité de neutralisation (Aubertin, M., et al., 2015). Dans ce cas, la concentration en métaux est moyenne ou élevée. Le drainage minier neutre se produit, quant à lui, lorsque le pH est quasiment neutre ou basique. La concentration en métaux est moyenne mais d’importantes concentrations de Zn, Cd, Mn, Sb, As et Se peuvent y être associées. Bien que possiblement présents, les sulfates ont une concentration qui reste faible à moyenne. Le drainage salin est lui aussi produit dans les mêmes conditions de pH que le drainage neutre. La concentration en métaux y est généralement faible, à l’exception de celle du fer qui peut être moyennement importante. Les concentrations en sulfates, Mg et Ca sont moyennes dans ce type de drainage. La prévention du drainage minier est fondamentale et repose sur une planification portant à inhiber, retarder ou interrompre les processus hydrologiques, chimiques, physiques et microbiologiques ayant un impact sur les ressources hydriques. Bien que le principe soit général, chaque site doit mettre en place des méthodes spécifiques et adaptées au contexte local. Les traitements du drainage minier consistent à neutraliser l’acide et à éliminer les métaux et les sulfates (INAP, 2014). 5.4.1. Le cyanure L’utilisation du procédé de cyanuration dans l’industrie aurifère pour la récupération de l’or est, aujourd’hui, la méthode la plus rependue dans le monde. Les différentes techniques de cyanurations sont basées sur le procédé chimique de lixiviation, utilisant la propriété du cyanure à se complexer et rendre l’or soluble. Elles sont choisies et mises en œuvre en fonction de la granulométrie, de la minéralogie et des teneurs du minerai. La forme la plus toxique du cyanure est celle faiblement dissociable (WAD). Cependant les produits de la dégradation naturelle du cyanure ou celle liés au traitement présente également un risque non négligeable. Ce procédé peut ainsi avoir des conséquences sur l’état chimique et l’écologie des cours d’eau et sur la santé humaine en cas de mauvaise gestion. Le traitement d’une tonne de minerai peut nécessiter l’emploi de 300 à 2 000 g de cyanure de sodium en moyenne (Moisan, M., and Blanchardd, F., 2012). Les résidus issus des installations de traitement sont constitués de matériaux très fins avec de fortes teneur en eau. Ils sont généralement stockés dans des parcs à résidus (bassins souvent constitués par des digues). Ces résidus issus de la cyanuration sont riches en ions cyanures, en complexe de cyanures métalliques stables, en produits de transformation de cyanures ainsi qu’en métaux et métalloïdes en concentration variable en fonction de la composition chimique du minerai. Ces boues sont très alcalines et présentent un risque important pour les écosystèmes en cas de mauvaise gestion, de fuite ou de rupture de digue. Assurer la stabilité physique des ouvrages constituants les parcs à résidus est un enjeu principal. Une autre technique vise à épaissir les résidus, grâce à une séparation solide / liquide, afin de diminuer leur teneur en eau et ainsi les rendre plus stables dans le temps. Cette dernière méthode permet de diminuer les risques de ruptures de digues et de fuites menant à des déversements accidentels dans le milieu naturel. Les parcs à résidus conventionnels sont difficiles à réhabiliter et nécessitent plusieurs années avant de pouvoir être retravaillé suite au séchage des boues issues du traitement. Dans le cas BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 37 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert de résidus épaissis, la reprise peut se faire plus rapidement dans le temps (Moisan, M., and Blanchardd, F., 2012). Il est nécessaire de maîtriser la composition des résidus en sortie de traitement et particulièrement, la composition en cyanure qui peut être récupérer par différents procédés chimiques ou biologiques. Les procédés biologiques utilisent la capacité naturelle des bactéries à convertir les cyanures libres et les complexes métalliques en bicarbonates. Les métaux qui sont ainsi formés sont soit absorbés au sein du biofilm soir précipité dans la solution. Cette technique est peu employée dans l’industrie minière. Les procédés chimiques sont choisis en fonction de la nature chimique de la solution à traiter, de son volume et des conditions environnementale. Ils utilisent les propriétés du cyanure à évoluer en composés moins toxique grâce à une réaction d’oxydation (Tableau 1). Tableau 1 : Exemples des procédés de destruction des cyanures par oxydation (Moisan, M., and Blanchardd, F., 2012). 38 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Le suivi qualité des résidus et particulièrement des formes de cyanures présentes, doit être poursuivi après la fermeture du site et les échantillons doivent être conservés. Dans le cas de rejet dans le milieu naturel un suivi des écosystèmes est obligatoire, l’objectif étant le zéro rejet. La réhabilitation doit assurer la stabilité physique des ouvrages (digues, etc.) et un confinement des produits dangereux sur le long terme. Une surveillance est également mise en place après la fermeture du site. D’un point de vue réglementaire, des Directives Européennes sur les déchets miniers et les émissions des installations industrielles précisent les conditions d’utilisation du cyanure et l’application des « Meilleures Techniques Disponibles » (MTD) dans la gestion des sites miniers dont la destruction du cyanure avant leur rejet dans les parcs à résidus (Moisan, M., and Blanchardd, F., 2012). Il existe également un Code international de la gestion du cyanure (International Cyanide Management Code)4 qui vise à améliorer les pratiques pour son transport, son utilisation et sa maitrise après utilisation par l’industrie minière aurifère. Il s’agit d’une démarche volontaire de la part des entreprises qui souhaitent s’engager activement et contribuer à la protection de la santé humaine et à la diminution des impacts sur l’environnement. Le cyanide code indique les directives d’émission d’effluents traités et rejetés directement dans les eaux de surface après utilisation telles que présentées dans le Tableau 2. Norme Banque mondiale en mg/L Cyanure 1 Cyanure libre 0,022 Cyanure WAD 0,5 Tableau 2 : Directives d'émissions des rejets cyanurés dans l'environnement indiquées dans le Cyanide Code (Institut international de gestion du cyanure, 2009). Par le passé, des projets pilotes utilisant la technique de cyanuration (basée sur le procédé chimique de lixiviation) ont été menés en Guyane comme sur le prospect de Changement. Son utilisation a également été envisagée dans des projets tels que Camps Caïman, Cambior ou Montagne d’Or (Moisan, M., and Blanchardd, F. 2012 ; Compagnie Minière Montagne d’Or, 2018b). À ce jour en Guyane, seule une usine de cyanuration est autorisée (depuis le 25/11/2019) sur le site de Dieu Merci (Auplata Mining Group). De ce fait, il n’existe pas encore de véritable retour d’expérience de l’utilisation en exploitation de la cyanuration dans l’industrie aurifère en Guyane française. Dans le cas du projet de Changement (Société d’exploitation du Site de Changement), les essais fait en 1986-1987 ont été effectués en lixiviation en tas. Les projets d’exploitation de Camps Caïman, de Montagne d’Or et les tests faits à Dieu Merci sont quant à eux basés sur une méthode en milieu fermé (lixiviation en cuve). En Guyane, les conditions climatiques avec 4 https://www.cyanidecode.org/ BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 39 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert de fortes précipitations en saison des pluies et une forte évaporation en saison sèche, complexifient la gestion de la lixiviation en tas (Moisan, M., and Blanchardd, F., 2012). À titre d’exemple, la mine de Rosebel au Suriname utilise la lixiviation en cuve. Pour plus de précisions sur la gestion de la cyanuration par l’industrie aurifère avec un focus sur la Guyane française, le lecteur peut se référer à Moisan, M., and Blanchardd, F., 2012 et au Cyanide Code. La gestion des résidus et des risques y sont notamment détaillés. 5.4.2. Le mercure L’utilisation du mercure pour l’exploitation minière aurifère est interdite en Guyane française depuis 2006. Cependant, la Guyane possède des teneurs en mercure naturel dans les sols et les roches susceptibles, dans le cas d’un procédé par cyanuration, de se retrouver dans les résidus cyanurés et d’être libéré dans l’atmosphère lors du traitement du minerai. Une partie de ce mercure pourra également se méthyler par la suite dans les cours d’eau si les résidus se retrouvent dans le milieu naturel. Les enjeux liés à l’identification de la composition des résidus et à leur gestion impliquent à la fois la sécurité du personnelle mais également l’environnement (Moisan, M., and Blanchardd, F. 2012). 5.4.3. Le drainage minier acide L’origine principale du drainage minier acide est, aujourd’hui, connue comme étant l’oxydation des minéraux sulfurés (Figure 10). Figure 10 : Photographie illustrant le drainage acide minier (revêtements et précipités oranges sur les roches formant une ligne de drainage en aval de la source du DMA) (Commonwealth of Australia, 2016b). 40 BRGM/RP-69776-FR – Rapport final Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Plusieurs facteurs participent à la réaction, au transport ou à la concentration des polluants liés au phénomène de drainage minier acide : - la géologie et plus précisément la concentration en minéraux sulfurés et composition minéralogique de la gangue et / ou de l’encaissant ; - la granulométrie des produits ; - le pH de l’eau qui circule dans les matériaux ; - le taux d’alimentation en oxygène par advection, convection et / ou diffusion ; - la composition chimique de l'eau interstitielle (teneur en oxygène comprise) ; - le rapport d'ions ferreux / ferrique ; - la température ; - la teneur en eau et le degré de saturation ; - l'écologie microbienne des surfaces minérales. Le système évolue au fur et à mesure que se déroule la réaction et des interactions ont aussi lieu avec les matériaux environnants, ce qui entraine la modification de la chimie du DMA (Itard, Y., and Bosc, R., 2001 ; Commonwealth of Australia, 2016b). La réaction peut être représentée de façon simplifiée de la manière suivante en prenant la pyrite comme exemple : Équation 1 : Réaction simplifiée illustrant le drainage acide minier (Aubertin, M., et al., 2015) Ainsi, pour éviter l’apparition de DMA, il faut retirer au moins un des réactifs de cette équation (l’eau, l’oxygène ou les sulfures). L’oxydation des sulfures étant une réaction exothermique, la température est également à prendre en compte. Il est aussi important de préciser que dans certains cas (résidus déjà fortement oxydés, bactéries acidophiles, etc.), il a été observé des réactions conduisant à du drainage minier acide dans des conditions anaérobiques (Nicholson, R.V., 1994; Williamson, M.A., and Rimstidt, J.D., 1994 ; Evangelou, V.P, 1995 ; Kirby, C.S, et al., 1999 ; Nordstrom, D.K., 2000 ; Aubertin, M., et al., 2015). Il sera essentiel de prendre en compte le niveau d’oxydation des résidus, notamment s’il s’agit d’un stockage ancien (Aubertin, M., et al., 2002). Le drainage acide minier contient une grande concentration en métaux qui peuvent avoir de graves conséquences sur les êtres vivants (cancer, modification de l’ADN, empoisonnement, etc.) (Padmavathiamma P.K. and Li L.Y., 2007). a) Les minéraux sulfureux La présence de sulfure dans un gisement est l’un des facteurs clé pour le déclanchement d’un drainage acide minier. Les sulfures les plus communément associés à l’or et pouvant générer un drainage acide sont : la pyrite, l’arsénopyrite, la pyrrhotite, la marcasite, la chalcopyrite, la galène, la sphalérite, la bornite, la chalcocite, la covelite, la stibine, la tetrahedrite, la stannite et la berthierite (Figure 11) (Anawar, H.M., 2015). BRGM/RP-69776-FR – Rapport final 41 Synthèse des techniques de réhabilitation des sites miniers primaires à ciel ouvert Figure 11 : Photographie de carottes montrant un intervalle massif de sulfures pyritiques avec des enclaves mafiques et intermédiaires dans le pluton du lac Brehaut, Canada (Barrie, C.T., et al., 2005). La pyrite est l’un des minéraux sulfureux les plus fréquemment rencontré dans les rejets miniers. Sa présence combinée à de l’oxygène et de l’eau peut produire une réaction conduisant à la formation d’acide sulfurique menant au drainage minier acide (Équation 1) (Aubertin, M., et al., 2002). Les minéraux sulfureux peuvent être traités par désulfuration en sortie de concentrateur, souvent par flottation non sélective. Cette technique permet de réduire le volume de résidus ayant un fort potentiel à générer de l’acide, en séparant la fraction de résidus désulfurés de la partie concentrée en sulfure. Cependant, elle ne permet pas l’élimination complè

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