Biotechnologies dans la métallurgie extractive - Microbiologie et extraction des métaux

L’utilisation de biotechnologies dans la métallurgie extractive est devenue une réalité industrielle irréversible. Elle est le fruit de la découverte de phénomènes majeurs relatifs à la transformation des matières minérales à l’interface entre biologie et géologie, et d’un transfert relativement rapide de l’exploitation de ces découvertes à un secteur industriel en mutation accélérée.

La connaissance des propriétés des micro-organismes, qui utilisent l’oxydation des formes réduites du fer et du soufre comme sources d’énergie nécessaires à leur métabolisme, a donné naissance à des procédés qui permettent d’extraire du cuivre, de l’uranium, de l’or et d’autres métaux d’intérêt économique significatif, à partir des minerais sulfurés qui recèlent la majeure partie des ressources de ces métaux. Ces procédés ont fait l’objet d’une mise en pratique quasiment naturelle du fait de leur apparente simplicité de mise en œuvre. D’ailleurs, la pratique existait il y a fort longtemps avant même que soit connu le rôle des micro-organismes : il s’agit de la biolixiviation.

La forme de ce traitement la plus répandue est la biolixiviation en tas. Elle consiste à fragmenter le minerai de façon plus ou moins grossière et à faire percoler une eau acide, qui est le milieu de croissance de micro-organismes accélérant la dissolution des minéraux sulfurés.

Lorsque les minéraux sulfurés à dissoudre sont de taille si réduite qu'elle impose une fragmentation poussée pour qu’une solution aqueuse y ait accès, la biolixiviation est pratiquée dans des cuves agitées et aérées. Le procédé est alors quelque peu plus complexe, mais sans nécessiter une technicité excessivement pointue sur le plan opérationnel.

Il n’est pas nécessaire d’être microbiologiste, ni même biologiste, pour être opérateur d’une installation de biolixiviation. En revanche, la récupération des métaux de la solution aqueuse générée par la biolixiviation pour en faire un ou des produits commerciaux, et la gestion des flux et des rejets liquides et solides, qui concernent des quantités pouvant aller de milliers à des centaines de milliers de tonnes et mètres cubes par jour dans des conditions environnementales optimales, représentent un défi en savoir-faire typique du domaine des ressources minérales.

Une autre forme d’application à la jonction entre microbiologie et métallurgie ayant abouti à des procédés commerciaux, est l’utilisation d’un processus exactement inverse à celui de la biolixiviation. Il s’agit de l’utilisation de la réduction de formes oxydées du soufre pour produire du sulfure qui combiné chimiquement aux métaux permet de les extraire d’une solution aqueuse par précipitation.

Dans cet article, est détaillée en premier lieu la description des procédés de biolixiviation des minerais sulfurés qui constituent les principales applications de ce domaine de traitement. On y aborde les éléments principaux des systèmes réactionnels mis en jeu et ensuite les diverses formes de mises en œuvre. Pour terminer, une revue des autres applications de la biohydrométallurgie est effectuée.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire des termes utilisés.