Principaux résultats des travaux de recherche en Mines et en Environnement par l’IRME UQAT-Polytechnique

L’industrie minière est l’un des moteurs importants de l’économie québécoise, non seulement au chapitre de l’emploi et des exportations, mais aussi sur le plan de l’innovation technologique. Or, l’exploitation minière génère des rejets potentiellement nocifs pour l’environnement. Les deux principaux types de rejets issus des activités minières sont les stériles et les résidus miniers. Les stériles sont des matières économiquement non viables extraites à l’aide d’explosifs pour atteindre la roche minéralisée, tandis que les résidus miniers sont des particules de roche broyée résultant du traitement du minerai. En 20 ans, l’industrie minière a considérablement investi dans l’élaboration d’outils et de techniques pour traiter ces rejets comme il se doit. Malgré ces progrès, il reste beaucoup à apprendre et à faire dans ce domaine, particulièrement en ce qui concerne la restauration des aires d’entreposage des rejets miniers qui contiennent des minéraux réactifs pouvant générer des drainages miniers contaminés (acides ou neutres). Lors de la phase II des travaux de l’IRME UQAT-Polytechnique, des connaissances fondamentales et pratiques en lien avec la restauration des sites miniers ont été développées. Les travaux de recherche ont également permis de former les experts de demain dans ce domaine, afin de favoriser un développement minier responsable. Cette présentation fera une synthèse de ces travaux et présentera des perspectives de recherche pour les prochaines années.

L’exploitation des ressources minérales génère des quantités importantes de rejets solides, susceptibles d’avoir un impact sur l’environnement. La gestion responsable des rejets solides représente l’un des défis les plus importants de l’industrie minière et une priorité pour les gouvernements en raison de risques géotechniques (rupture de digue) et géochimiques (génération de drainage minier). Un changement de paradigme s’opère au sein de l’industrie minière à savoir que les rejets solides peuvent désormais être considérés comme des ressources potentielles. Toutefois, dans le cas de rejets miniers réactifs et potentiellement générateurs de drainage minier contaminé, une étape de retraitement est nécessaire pour modifier les propriétés géochimiques afin d’atteindre les besoins de valorisation souhaités. Depuis de nombreuses années, des chercheurs et chercheuses de l’UQAT travaillent activement au développement de solutions concrètes en vue de valoriser les rejets miniers sur site ou hors site. Cette présentation offrira un aperçu des travaux de recherche en lien avec la valorisation des rejets miniers réalisés en collaboration avec des partenaires miniers dans le cadre de la phase 2 de l’IRME‑UQAT‑Polytechnique. Ces projets seront regroupés en deux grandes catégories : 1) la désulfuration environnementale des résidus et stériles en vue de produire des matériaux pouvant être intégrés dans la restauration minière et 2) la récupération des minéraux critiques et stratégiques présents dans les rejets miniers et métallurgiques. Les études de cas portant sur la valorisation des rejets miniers et métallurgiques présentées constituent des exemples concrets et positifs d’intégration des principes d’économie circulaire à l’exploitation des ressources minérales au Canada.

Les aires d’entreposage de rejets miniers exposent aux intempéries des minéraux instables qui peuvent contaminer les eaux à la suite du drainage minier. L’extraction du minerai peut également contaminer les eaux par les effluents produits. La prédiction du potentiel de contamination du drainage minier est essentielle afin d’anticiper les méthodes de gestion et de restauration qui minimiseront la génération de contamination aqueuse. De surcroit, lorsqu’une contamination survient malgré ces précautions, un traitement des eaux est nécessaire afin de minimiser les impacts environnementaux. Durant la phase II de l’IRME-UQAT-Polytechnique, plusieurs travaux se sont penchés sur différentes avenues pour améliorer la prédiction de la qualité des eaux de drainage minier, ainsi que le traitement et la gestion des eaux minières (de drainage et de procédés de séparation du minerai). La présentation fera un survol de ces travaux et des nouvelles possibilités de recherche appliquée sur ces thèmes. Dans le cas de la prédiction de la qualité d’eau, des études sur l’influence de la température sur la génération de contaminants, sur le développement de nouveaux outils de prédiction du drainage neutre contaminé, ainsi que sur des avancées significatives en modélisation numérique de transport réactif appliquée à la prédiction seront présentées. Pour le traitement et la gestion des eaux minières affectées par des contaminants classiques et d’intérêt émergeant, nous présenterons des études sur la performance (efficacité, conformité, contamination résiduelle, valorisation des boues) des procédés traditionnels et novateurs, passifs et actifs, utilisant une approche bio-géo-hydrochimique.

Les progrès technologiques, combinés à une demande mondiale croissante pour des ressources naturelles variées, ont entraîné une intensification des activités minières à l’échelle du pays, notamment dans l’Arctique canadien. Le développement de ces projets soulève des défis uniques en matière d’ingénierie et d’environnement, principalement en raison des conditions thermo-hydriques propres aux régions de pergélisol et à la présence de gel. Ces facteurs influencent directement les modes de gestion des rejets miniers ainsi que les approches de restauration des sites. Cette présentation vise à exposer les développements récents en gestion des rejets et en restauration des sites miniers en conditions arctiques réalisés à l’Institut de recherche Mines et Environnement UQAT-Polytechnique. Un survol des principaux projets de recherche menés sur ce thème sera présenté, mettant en évidence des résultats clés ainsi que les retombées pratiques des travaux réalisés. Ces retombées permettent notamment d’améliorer notre capacité à concevoir, gérer et restaurer les aires de stockage des rejets miniers en conditions arctiques, tout en fournissant une expertise précieuse à la communauté minière québécoise et canadienne.

Les sols miniers présentent des contraintes importantes pour la réhabilitation écologique en contexte forestier en raison des faibles quantités de terre végétale disponibles et des exigences élevées des plantes ligneuses. Plusieurs projets réalisés à l’IRME UQAT-Polytechnique ont permis d’explorer des techniques de végétalisation pour lever ces contraintes et faciliter le reboisement de rejets miniers. Deux études de cas seront présentées plus en détail. La première a testé l’utilisation de plusieurs mélanges de plantes agricoles à faible densité pour créer des conditions propices à l’établissement d’essences forestières sur des résidus de traitement de l’usine de la mine Canadian Malartic. La seconde s’est intéressée à l’utilisation d’un paillis de copeaux de bois sur des roches stériles pour stimuler la recolonisation forestière spontanée à la mine Lapa. Une alternative intéressante au reboisement en région forestière consiste à viser l’établissement de plantes herbacées pionnières adaptées aux contraintes des sols miniers et qui peuvent créer des habitats favorables à la biodiversité. Ainsi, nous avons implanté des plantes à fleurs indigènes attractives pour les insectes pollinisateurs sur plusieurs sites miniers et avons réalisé le suivi des populations d’insectes dans ces nouveaux habitats. Les résultats de ces études sont prometteurs pour la réhabilitation écologique des sites miniers, mais il reste du travail à faire pour s’assurer que les sites végétalisés sont sains pour les organismes qui s’y installent et qu’on y trouve des services écosystémiques utiles pour la société.

De 2013 à 2019, lors de la première phase, l’IRME s’est donné pour mandat de développer des solutions environnementales touchant l’ensemble du cycle de vie des opérations minières afin de permettre aux entreprises qui œuvrent dans le secteur de réaliser un développement minier responsable. La mission n’a pas drastiquement changé lors de la phase II (2020-2026), si ce n’est que de nouveaux thèmes de recherche sont apparus, entre autres le partage des connaissances avec les communautés et l’influence des conditions climatiques. Cet ambitieux programme de recherche a été mené par une équipe exceptionnelle de chercheurs, d’experts, de professionnels et d’étudiants. L’IRME, c’est avant tout plus d’une vingtaine de professeurs aux compétences multidisciplinaires et complémentaires qui ont développé des synergies uniques, permettant de proposer des solutions globales aux défis de l’industrie. Une vingtaine de techniciens et de professionnels contribuent aussi activement à la recherche grâce à des expertises de laboratoire et de terrain uniques. Enfin et surtout, nos étudiants et nos étudiantes qui constituent notre plus grande force. Provenant de partout dans le monde avec des formations variées, ils sont le fer de lance de notre recherche et la relève de demain. N’oublions pas non plus que cette équipe est également constituée de nos partenaires, avec plusieurs représentants de chaque compagnie qui participent activement à la recherche. Cette collaboration nous permet de travailler sur les principaux défis environnementaux rencontrés par le secteur minier québécois, de répondre aux vrais problèmes, les plus urgents, les plus importants. Nos travaux de recherche peuvent ainsi être rapidement intégrés aux pratiques et avoir des impacts réels et immédiats. Ils permettent également de changer les choses au niveau de la réglementation, de s’assurer que les meilleures technologies et pratiques, développées au sein de l’IRME, ne restent pas limitées à notre groupe, mais deviennent des standards pour l’ensemble de l’industrie.

Au cours des derniers mois, des démarches ont été entreprises auprès des partenaires miniers actuels afin de lancer une phase III. Le processus avance bien et de bonnes nouvelles pourraient être annoncées d’ici l’an prochain. Cette nouvelle mouture permettrait de poursuivre les travaux entrepris depuis 2013 sur les thèmes phares de l’institut (restauration des sites miniers, gestion des rejets miniers, traitement des eaux minières, comportement géochimique et valorisation des rejets miniers, partage des connaissances avec les communautés) tout en développant plus en profondeur de nouveaux thèmes tels que la biodiversité et la revégétalisation, les aspects particuliers des climats froids ou l’utilisation d’approches innovantes pour la caractérisation et le suivi des aires d’entreposages.