Bulletin SEMENVIM
Par François Clin
Concentration, jeux et enjeux de l'industrie minérale
Consacrons ici quelques instants de « concentration » sur ce terme lui-même.
Il est en effet une base essentielle pour les notions de ressource minérale ainsi que d'état de l'environnement qui président aux activités de l'industrie minérale.
Ainsi, il n'y a pas grand sens à parler d'épuisement des ressources naturelles quand il s’agit des minérales : la ressource minérale n'est pas affaire de quantité dans l'absolu aux regards comparés de l'humanité et de l'écorce terrestre mais bien de concentration, de concentration la plus aisément accessible.
Rappelons ici la définition d'un gisement de minerais : « on appelle gisement de minerais une concentration minérale qu'il n'est pas utopique de penser exploitable si les conditions technico-économiques le permettent ».
Sur le plan économique il en découle le concept de « teneur de coupure » qui limite l'extension du gisement exploitable sur l'instant. Or, si la demande économique ou la technicité augmentent, la diminution de teneur de coupure aura tendance à diminuer et les occurrences de gisements à abonder très rapidement.
On perçoit alors le rôle majeur des conditions en aval de la simple possibilité d'extraction des atomes minéraux pour qu'ils deviennent une ressource : soutien de la demande socio-économique et maîtrise des impacts environnementaux.
L'humanité n'a pas abandonné le coup de poing acheuléen faute de silex.
De même l'exploitabilité d'un minéral sera soumise aux conditions environnementales tant du site de sa concentration initiale qu'en aval dans celles de tout son cycle au travers de l 'anthroposphère, voire la biosphère.
On aborde en fait ici le second enjeu de la notion de concentration minérale, celui de la gestion environnementale.
La concentration est une grandeur principale dans la définition de l'état de « pollution » d'un système.
C'est le plus souvent au regard d'un seuil de concentration « acceptable pour l’environnement » que va se gérer techniquement la distribution de l'élément minéral (préservation des hydrosystèmes, des sols, de l'air, éco-toxicologie, toxicologie...).
Signalons à ce sujet un point de sémantique puisque tel est notre propos : en approche scientifique et technique, il est de long usage de classer les produits chimiques potentiellement polluants en distinguant notamment non seulement les produits « persistants dans l'environnement » mais également les produits « préexistants dans l'environnement ». Bien entendu une majeure partie des produits minéraux relèvent de cette double qualification (à la nuance près de certaines spéciations qui méritera d'être ultérieurement développée).
Il assez symptomatique de constater que le monde politique contemporain, vite enclin à dénoncer le prométhéisme technique, a médiatiquement abandonné la terminologie de « polluant persistant » pour retenir celle de « polluant éternel » : bravo à Prométhée qui rejoint enfin l'Eternel !
Plus prosaïquement, retenons surtout que la gestion environnementale du minéral préexistant et persistant ne pourra s'opérer que par dilutions et concentrations.
Apparait ici la dualité sémantique du terme « concentration » dont la définition correspond à la fois à l'action de concentrer et au résultat de cette action pouvant notamment aller jusqu'à se définir comme une grandeur intensive en chimie ou thermodynamique (associée à l'activité et à la fugacité).
La concentration, état de distribution des éléments
Plus que la simple réunion densifiée d'éléments, le terme suggère la notion de centrage susceptible de décrire une focalisation sans autre délimitation spatiale. On conçoit alors que pour qu'une concentration soit assimilable à une teneur (comme la grandeur chimique), il est alors nécessaire de l'associer à un volume ou une masse de référence explicitement enclos. En analyse chimique ces quantités font parties des données du problème (échantillon, volume ou masse déterminés) qui se résoudra par le seul dosage des éléments. Mais le milieu naturel ou environnemental n'est pas une éprouvette de laboratoire...
En exploitation minérale ou en gestion environnementale, bien au-delà de la seule métrologie élémentaire, c'est bien dans la détermination de l’espace ou du système de référencement de la concentration que se joue l'essentiel de la partie.
Si en exploitation minière, la teneur de coupure économique est primordiale dans le dimensionnement et l'extension d'un gisement, son exploitation raisonnée doit tenir compte des hétérogénéités de ses concentrations solides. D'où les approches géostatistiques, d'où les compromis entre teneurs profitables et optimisation de la récupération du stock métal : il ne s'agit pas « d'écrémer » un filon sans en réinvestir une part du profit dans la récupération des concentrations des épontes dont l'extraction deviendrait autrement définitivement anti-économique.
Sur le plan environnemental, la notion de fonds géochimiques est à mettre au regard de celle de pollution anthropique : le débat tant scientifique que normatif ne devrait s'arbitrer qu'après un consensus pertinent sur la modélisation et le dimensionnement des systèmes de compartiments récepteurs des flux des éléments minéraux préexistants naturellement et pour le coup quasi éternel.
Les concentrations notamment solides auront leur portée statistique, leur zone d'influence géochimique, éco toxicologique... C'est par le volume et la vulnérabilité estimés des milieux influencés que le minéral mobilisé de son état naturel acquerra le statut de polluant...
La concentration, dynamique opératoire
En gestion environnementale, le flux minéral se gère soit par sa concentration dynamique permettant de mieux cibler un traitement au regard des spéciations et leurs mobilités et un confinement en volume restreint à sécuriser, soit au contraire, par sa dilution au regard d'une « concentration acceptable » dans le compartiment récepteur suffisamment bien dimensionné.
En exploitation des ressources minérales, la concentration au sens dynamique est une opération primordiale de la métallurgie extractive qui enrichit dans le « concentré » les produits de valeurs du minerai pour une gestion précoce en écart de ses composants stériles : on dénomme parfois les installations industrielles correspondantes sous le vocable de « concentrateurs ».
Pour conclure, on retiendra que c'est la concentration qui guide l'accessibilité à une ressource minérale au regard de sa demande bien plus que son abondance naturelle, énorme aux échelles humaines. L’humanité n'abandonne une ressource minérale que du fait d'évolutions techniques ou d'impacts dans la gestion (environnementale, sanitaire) de son cycle en aval de son extraction.
Sur le plan environnemental, si les seuils de concentrations acceptables sont une facilité normative, ils méritent toutefois des déclinaisons affinées par spéciations de la matière minérale et ainsi que des caractéristiques de ses milieux récepteurs.
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