Les résidus, les déchets laissés après l’extraction de minéraux précieux et critiques, contiennent souvent des produits chimiques nocifs et des métaux lourds qui peuvent polluer le sol, l’eau et même les cultures. Il existe plus de 1 800 installations de stockage de résidus dans le monde et, en 2019, un barrage à résidus au Brésil s’est effondré ; près de 300 personnes se sont noyées dans les déchets, qui ont également pollué les terres et les cours d’eau locaux.
Aujourd’hui, une équipe dirigée par des chercheurs de l’Université du Queensland a développé une méthode innovante pour transformer les résidus nocifs en sol sain. Les scientifiques ont utilisé la Source de lumière canadienne (CLS) de l’Université de la Saskatchewan pour déterminer le mécanisme sous-jacent de leur processus.
Longbin Huang, professeur à l’Université du Queensland, a déclaré qu’il est coûteux et risqué pour l’environnement de stocker les résidus à long terme et que les autres processus de dépollution des déchets miniers sont lents et extrêmement coûteux. « Nous avons essentiellement intégré les solutions techniques dans le contexte de la formation naturelle des sols à partir de roches, car les résidus contiennent des minéraux utiles communs aux roches naturelles. » Leur solution, a-t-il déclaré, pourrait permettre d’économiser des milliards de dollars dans le monde et présenter de nombreux avantages environnementaux.
« Les résidus n’ont pas de propriétés biologiquement favorables à la croissance des plantes. Les racines et l’eau ne peuvent pas y pénétrer, et les sels et métaux solubles contenus dans les résidus peuvent tuer les plantes et les microbes du sol », a déclaré Huang. « Si vous attendez que la nature altère lentement les résidus et les transforme en terre, cela pourrait prendre quelques milliers d’années. »
Huang et ses collègues ont trouvé un moyen d’accélérer les processus naturels de formation du sol pour convertir les résidus en sol sain. Ils ont récemment publié leurs découvertes dans la revue Sciences et technologies environnementales.
« Nous pouvons convertir ces volumes colossaux de résidus biologiquement hostiles en milieux de croissance similaires au sol naturel en développant une structure du sol qui permettra l’activité biologique des microbes et des plantes, établissant ainsi un écosystème naturel », a-t-il expliqué.
Le processus consiste à encourager des microbes spécifiques à se développer dans des résidus modifiés avec du paillis végétal provenant de déchets agricoles et de déchets verts urbains. Ces microbes « mangent » les matières organiques et les minéraux contenus dans les résidus, les transformant en agrégats fonctionnels (ou miettes de sol), éléments constitutifs d’un sol sain.
« Vous avez des surfaces microbiennement actives dans les miettes de sol qui développent une porosité dans les résidus compactés qui permet au gaz, à l’eau, aux racines et aux microbes de survivre, tout comme dans les sols arables. Par conséquent, la matrice minérale morte des résidus devient un milieu semblable au sol. cela permettra aux plantes de pousser. Huang a noté que ce processus, qui peut se produire en aussi peu que 12 mois, peut également être utilisé pour restaurer les sols endommagés par la surexploitation agricole, l’utilisation excessive d’engrais et le changement climatique.
Grâce à la lumière synchrotron du CLS, les scientifiques ont pu visualiser le mécanisme détaillé par lequel ils ont pu développer les interfaces organiques-minérales et revitaliser les résidus.
« Nous devions utiliser la ligne de lumière SM pour découvrir à l’échelle nanométrique les interfaces immédiates et la façon dont les minéraux changent et comment ils interagissent avec les matières organiques », a déclaré Huang. « L’accès aux installations et l’expertise du personnel de la ligne de lumière ont été essentiels pour nous permettre de collecter des données de qualité et donc de disposer de preuves scientifiques fiables. »
L’équipe a également réalisé un essai sur le terrain et un essai approfondi en serre utilisant les résidus réhabilités pour faire pousser des cultures et des plantes indigènes.
« Nous sommes convaincus que cela fonctionne. Le maïs et le sorgho en raffolent ! » il a dit. « La technologie est utilisable maintenant. Il suffit que quelqu’un l’utilise sur les sites miniers. » Les chercheurs recherchent actuellement des partenaires industriels.
Le groupe de recherche espère que leur méthode pourrait réduire considérablement les coûts et les risques liés aux activités minières, à la contamination de l’environnement et même à la quantité d’engrais nécessaire aux agriculteurs.
Plus d’information:
Songlin Wu et al, Formation et stabilisation de matière organique riche en azote dans les résidus de minerai de fer : une enquête submicrométrique, Sciences et technologies environnementales (2023). DOI : 10.1021/acs.est.3c03011