De nombreuses inquiétudes sont répandues selon lesquelles l’exploitation minière des métaux en haute mer pourrait endommager des écosystèmes fragiles. Mais si l’exploitation minière se poursuit, le plasma d’hydrogène pourrait réduire l’empreinte carbone de la fusion des minerais métalliques.
Fond marin recouvert de nodules de manganèse
Selon une nouvelle étude, un processus permettant d'extraire les métaux de leurs minerais avec de l'hydrogène pourrait rendre l'exploitation minière en haute mer de matériaux précieux plus durable que l'exploitation minière sur terre.
Des pans entiers du fond océanique sont jonchés de nodules de la taille d’une balle de tennis. Ces nodules polymétalliques sont constitués en grande partie de manganèse, avec de plus petites quantités de nickel, de cuivre et de cobalt, ainsi que d'autres éléments. À mesure que la construction d’énergie solaire et de véhicules électriques est en plein essor, la demande pour ces métaux augmente car ils constituent des composants essentiels des batteries et des câbles. Mais les projets d’exploitation minière des nodules polymétalliques sont très controversés, car les opérations visant à les collecter pourraient potentiellement nuire aux fonds marins – l’un des derniers écosystèmes vierges de la Terre.
Néanmoins, certains chercheurs soupçonnent que l’extraction en haute mer finira par avoir lieu. « Je pense qu'il y a de fortes chances qu'un jour les gens… exploitent les nodules », déclare Ubaid Manzoor de l'Institut Max Planck pour les matériaux durables en Allemagne. « Il est donc préférable d'avoir un bon processus (d'extraction des métaux) après l'exploitation minière plutôt que d'avoir un processus sale de plus. »
The Metals Company, une société canadienne d’exploitation minière en eaux profondes qui a demandé un permis d’exploitation en eaux profondes auprès de l’administration Trump, prévoit d’extraire des métaux en utilisant une approche basée sur les combustibles fossiles impliquant du coke et du méthane. Son processus consiste à placer les nodules d’abord dans un four, puis dans un four à arc électrique – une alternative plus écologique au haut fourneau traditionnel. Malgré cela, l’entreprise affirme que son approche produira 4,9 kilogrammes d’émissions de dioxyde de carbone pour chaque kilogramme de métaux précieux.
Manzoor et ses collègues ont trouvé un moyen de réduire ces émissions liées à l'extraction. Leur système n'implique pas de four. Au lieu de cela, les nodules seraient broyés en granulés plus petits et placés directement dans un four à arc contenant également de l'hydrogène et de l'argon. Les électrons de haute énergie circulant d'une électrode dans le four vers les pastilles élimineraient les électrons des molécules d'hydrogène gazeux, formant ainsi un plasma pouvant être chauffé jusqu'à des températures supérieures à 1 700 °C.
Les ions hydrogène présents dans le plasma réagissent ensuite avec l'oxygène contenu dans les pastilles, éliminant les oxydes de l'alliage et laissant derrière eux du métal pur. Outre l’eau, les seuls sous-produits sont des composés de manganèse qui peuvent être utilisés dans la fabrication de batteries et d’acier.
Si l’hydrogène gazeux utilisé dans le four est « vert » – c’est-à-dire qu’il est produit en divisant l’eau avec de l’électricité provenant de sources renouvelables – et que l’électricité nécessaire au fonctionnement du four est produite à partir de sources renouvelables, le processus ne devrait émettre aucun CO2, selon les chercheurs. Aujourd’hui, la grande majorité de l’hydrogène est produite à partir de combustibles fossiles.
Des métaux comme le manganèse se trouvent aussi bien sur terre que sur les fonds marins, mais à des concentrations environ 10 fois inférieures. Leur exploitation terrestre implique de déplacer de grandes quantités de terre et l’extraction du métal du minerai repose souvent sur l’acide sulfurique. Le processus peut entraîner la destruction de forêts tropicales et la pollution de rivières.
Cependant, l’exploitation minière terrestre pourrait être mieux réglementée pour empêcher la destruction de l’environnement, et la fusion des métaux pourrait se faire avec de l’hydrogène vert et de l’électricité renouvelable plutôt qu’avec des combustibles fossiles, affirme Mario Schmidt de l’université de Pforzheim en Allemagne. À ce stade, aspirer les nodules des fonds marins ne serait pas nécessairement plus durable.
« Nous ne voyons aucun avantage fondamental à l’exploitation minière en haute mer en termes d’empreinte carbone », dit-il. « La durabilité de l’exploitation minière en haute mer échoue en raison de la menace qu’elle fait peser sur la biodiversité de la flore et de la faune des grands fonds. »
Mais le processus développé par Manzoor et ses collègues pourrait aider l'exploitation minière en haute mer à devenir plus viable économiquement, selon David Dye de l'Imperial College de Londres.
« En abordant la manière dont vous feriez l'extraction métallurgique en aval de la collecte sur le fond marin, vous pourrez peut-être ensuite ouvrir l'analyse de rentabilisation et l'analyse environnementale pour rendre cela attrayant », dit-il.
Manzoor souligne que la recherche n'a pas pour but de plaider en faveur de l'exploitation minière en haute mer et que les impacts environnementaux devraient être pleinement étudiés.
