COMPAS

Les drainages miniers acides (DMA), résultant des exploitations minières passées, représentent une problématique environnementale et sanitaire majeure. À l’échelle mondiale, il a été estimé que plus de 479 000 km de cours d’eau sont affectés par les mines métalliques (Macklin et al. 2023[1]). En France, environ 1 800 sites miniers nécessitent une surveillance, générant un coût annuel de 10 millions d’euros (BRGM). Ces DMA sont souvent fortement chargés en métaux et métalloïdes (As), entraînant des risques pour la biodiversité et la santé publique. Les traitements actuels sont majoritairement actifs (chaux) et génèrent des déchets coûteux à gérer. Les alternatives passives, bien qu’économiques, nécessitent encore des avancées. Le projet COMPAS se positionne dans ce contexte pour lever des verrous techniques et scientifiques liés à la bio-oxydation du fer et de l’arsenic, à la sulfato-réduction. Il s’inscrit dans une démarche durable valorisant les connaissances actuelles pour des applications industrielles viables.
 

Le projet COMPAS vise à développer des procédés innovants de traitement passif et semi-passif des DMA, combinant bio-oxydation et sulfato-réduction pour éliminer efficacement les métaux lourds et l'arsenic. L’objectif principal est de réduire l’impact environnemental des DMA tout en minimisant les coûts d’exploitation et la production de déchets. Ces procédés, adaptés à des conditions de faible intervention humaine, s’inscrivent dans une approche durable, contrairement aux traitements actifs coûteux et générateurs de sous-produits volumineux.

L’innovation repose sur l’intégration d’étapes biologiques complémentaires et sur l’utilisation de matériaux locaux pour des traitements prolongés et semi-autonomes. En s’appuyant sur une modélisation biogéochimique avancée, le projet COMPAS optimise les processus réactifs et leur application à grande échelle. En combinant des approches expérimentales et des études d’analyse de cycle de vie, le projet ambitionne de surmonter les limitations des technologies actuelles et d’apporter des solutions directement transposables à l’échelle industrielle.

Le projet COMPAS s’est déroulé en plusieurs phases clés, combinant modélisation, essais en laboratoire et expérimentations sur site.

• Modélisation géochimique : Une première étape a consisté à développer des modèles prédictifs des réactions chimiques et biologiques, basés sur les processus biogéochimiques identifiés précédemment (projet ANR IngECOST-DMA[1] ) et intégrant les interactions entre les paramètres hydrodynamiques, chimiques et microbiologiques. Ces modèles ont permis de calibrer et d’optimiser les conditions expérimentales avant leur mise en œuvre.

• Expérimentations en laboratoire : Des tests en réacteurs continu ont été menés pour valider les performances des processus biologiques. Ces études ont fourni des données précieuses sur la cinétique des réactions et les performances de traitement.

• Tests sur site expérimental : Le site minier de Carnoulès (commune de Saint-Sébastien d’Aigrefeuille, Gard), géré par l’ADEME, a servi de terrain d’application. Ce site, caractérisé par un drainage acide riche en fer (1000 mg/L), arsenic (100 mg/L) et zinc (20 mg/L), est représentatif des défis liés aux DMA en France. Deux pilotes de bio-oxydation avec différent garnissages (1 m³ chacun) et un bioréacteur anaérobie (25 L) (Fig. 1) ont été installés pour évaluer les performances des procédés en conditions réelles pendant environ un an. Un canal calcaire de 80 m a également été testé pour compléter le traitement.

• Analyse économique et environnementale : Une analyse de cycle de vie (ACV) et des études de préfaisabilité ont évalué les coûts, la durabilité et la transposabilité des solutions proposées. Ces éléments ont été comparé au chaulage, le traitement de référence pour ces effluents qui présente l’inconvénient de produire des volumes de déchets très importants.

Le projet COMPAS a mis en évidence la complémentarité des combinaisons de bioprocédés passifs et semi-passifs pour traiter efficacement les drainages miniers acides. Alors que les réacteurs aérobies seuls n’ont permis qu’une réduction limitée de la concentration en arsenic (67 %) et en fer (43 %) à un temps de séjour de 9h, le couplage avec le réacteur BSR a abouti à une élimination quasi complète du fer, de l’arsenic (Fig. 2) et du zinc, mais à un temps de séjour de 5 jours pour les BSR. Ces technologies offrent des solutions durables, économiques et performantes.

Application et valorisation :

Les travaux du projet ont intégré des études de préfaisabilité menées par BURGEAP, incluant la comparaison du prédimensionnement de trois procédés : un BSR seul, un BSR couplé à un canal calcaire, et un BSR associé à un réacteur de bio-oxydation. L’ACV a permis d’évaluer les impacts environnementaux des procédés et leur durabilité. Les estimations de coûts, intégrant investissement et exploitation sur 10 ans, démontrent la viabilité économique des solutions proposées. Ces travaux ouvrent la voie à des applications industrielles et à une gestion durable des sites miniers contaminés même si la validation d’un démonstrateur est encore nécessaire.

BRGM (coordinateur), ARMINES, CNRS, BURGEAP

Début et fin de projet : Octobre 2018 à Octobre 2022