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RÉSUMÉ
L’utilisation de micro-organismes pour extraire des métaux à partir de ressources minérales est une discipline à part entière de la métallurgie extractive avec une variété d’applications en termes de technologies et de métaux concernés. Les processus biochimiques mis en jeu sont connus de plus en plus finement. Et les procédés se révèlent fiablesavec une efficacité de plus en plus importante dans l’exploitation des ressources. Le point est fait ici sur les applications les plus représentatives de ce domaine en survolant les aspects phénoménologiques et en détaillant ceux des ingénieries utilisées.
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The use of micro-organisms to extract metals from mineral resources is a discipline of metallurgy in its own right, with a variety of applications in terms of the technologies and metals concerned. The biochemical processes involved are increasingly better understood. The processes are reliable and more and more efficient for resource development. A summary of the most representative applications in the field is proposed through a survey of phenomenological aspects and through a detailed examination of engineering processes used.
Auteur(s)
-
Dominique MORIN : Responsable de l’Unité Biotechnologies - Service Environnement et Procédés - Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM)
INTRODUCTION
La mise en œuvre de matière vivante pour le traitement de matière minérale est à la croisée de plusieurs chemins ; la microbiologie, la pédologie, la géologie, la géochimie et la minéralurgie ou science du traitement des matières minérales.
Les microbiologistes à la recherche d’organismes jusque-là inconnus ont découvert des micro‐organismes vivant directement de la transformation des minéraux. Ils ont mis en évidence, par là aussi, que de tels micro‐organismes accéléraient considérablement les vitesses des réactions de transformation. Les pédologues et les géochimistes ont montré que chaque sol, chaque gisement porte son monde vivant qui en est une part d’identité.
Les minéralurgistes, qui mettent au point et utilisent les procédés de traitement de la matière minérale, ont pour obligation de sélectionner les procédés donnant le meilleur compromis entre la rentabilité et les nuisances pour l’environnement.
L’hydrométallurgie, domaine relatif à la séparation et à la récupération des métaux par voie aqueuse, est le lieu de rencontre de ces spécialistes. Milieu de confinement des produits de réactions des minéraux, la solution aqueuse de l’hydrométallurgie rappelle le milieu baignant le monde des micro‐organismes.
Il est bien clair que toutes les opérations de concentration des métaux mises au point par l’homme trouvent un écho dans la nature. Le monde biologique y participe en décomposant par action directe ou indirecte la matière minérale, en constituant un milieu favorable à la circulation du métal en phase aqueuse ou en immobilisant ce métal.
C’est un survol des phénomènes biologiques exploités, ou qui pourraient l’être dans l’avenir, qui va être présenté ci‐après.
Pour ce qui est de la décomposition de la matière minérale, la dégradation des composés sulfurés métalliques est le procédé avec intervention biologique le plus avancé dans le développement industriel. Dans le principe, ce procédé utilise des bactéries qui catalysent l’oxydation des sulfures, ce qui conduit à la dissolution des métaux.
Au stade industriel, la technique est exploitée pour les minerais de cuivre, d’or, d’uranium et de cobalt.
Le traitement suivant d’autres principes de matières minérales oxydées, dont certains minéraux industriels, est à l’étude.
Deux autres activités ont un intérêt potentiel dépassant le domaine de la métallurgie extractive : la fixation des métaux par de la matière biologique vivante ou morte et la destruction biologique de réactifs organiques comme les cyanures.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 1995 par Dominique MORIN
- Version archivée 3 de mars 2013 par Dominique MORIN
- Version courante de déc. 2020 par Dominique MORIN
DOI (Digital Object Identifier)
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Bioextraction des métaux2. Biolixiviation des matières non sulfurées
Deux types de minéraux correspondant à des options de procédés différentes sont envisagés et exposés ci‐après. Il y a d’une part les minéraux qui sont transformés pour être valorisés sous forme d’un composé différent du produit naturel et d’autre part les minéraux que l’on rend valorisables en éliminant les impuretés qui les pénalisent.
2.1 Sulfato‐réduction
C’est la propriété de nombreuses espèces bactériennes d’intervenir dans le cycle d’oxydo-réduction du soufre, on relève ainsi :
-
les organismes sulfato‐réducteurs comme ceux du genre Desulfovibrio ;
-
des organismes aérobies tels que Thiobacillus et divers hétérotrophes ;
-
diverses archaebactéries (des méthanogènes et des formes dépendantes du soufre pour leur croissance).
La sulfato‐réduction s’opère suivant deux modes :
-
l’assimilation du sulfate pour transformation en sulfure nécessaire au métabolisme de synthèse ;
-
la dissimilation du sulfate qui est un moyen de production d’énergie, le sulfate et autres composés du soufre (excepté le sulfure) servant d’accepteurs d’électrons dans des oxydations génératrices d’énergie ATP (adénosine triphosphate) effectuées à l’abri de l’air.
C’est la dissimilation du sulfate qui fait excréter de grandes quantités de sulfure aux bactéries sulfato‐réductrices.
Il existe des ressources considérables de sulfate sous forme de gypse issu de l’industrie phosphatière et, depuis assez longtemps, il a été imaginé de transformer le sulfate du gypse en soufre élémentaire par voie biologique.
Le BRGM a particulièrement étudié, il y a une vingtaine d’années, l’utilisation de divers substrats carbonés, lactosérums et mélasses, pour la bioconversion du phosphogypse en sulfure. Le choix du système réactionnel lui‐même et l’innocuité des rejets finaux du traitement sont des sources de difficulté pour rendre viable techniquement et économiquement le procédé.
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