Au cours des 250 dernières années, les gens ont extrait du charbon de manière industrielle en Pennsylvanie, aux États-Unis. En 1830, la ville de Pittsburgh utilisait chaque jour plus de 400 tonnes de combustible fossile. Brûler tout ce charbon a contribué au changement climatique. De plus, les mines non assainies – en particulier celles qui étaient exploitées avant que le Congrès n’adopte des réglementations en 1977 – ont laissé échapper des eaux de drainage minières nuisibles à l’environnement. Mais ce n’est peut-être pas la fin de leur héritage.
Dans une recherche présentée la semaine dernière au GSA Connects 2025 à San Antonio, Texas, États-Unis, le Dr Dorothy Vesper, géochimiste à l'Université de Virginie occidentale, a découvert que ces mines abandonnées présentent un autre risque : le CO2 continu.2 les émissions provenant de l’eau qui s’échappe même des décennies ou des siècles après l’arrêt de l’exploitation minière.
Impact climatique caché du drainage minier
Dans une étude de 2016, Vesper et ses collaborateurs ont découvert que l'eau s'écoulant de seulement 140 de ces mines en Pennsylvanie ajoutait autant de CO2 dans l'atmosphère chaque année sous la forme d'une petite centrale électrique au charbon. Étant donné que les responsables et les scientifiques ne connaissent pas le nombre de mines abandonnées en Pennsylvanie, et encore moins ailleurs, l’impact de ces mines constitue un élément non résolu et important pour comprendre les sources du changement climatique d’origine humaine.
« Nous aimerions avoir une bien meilleure idée de l'ampleur » de ces émissions de carbone, déclare Vesper. « Une grande partie du problème est simplement due au fait de ne même pas savoir où se trouvent les rejets. Et ce ne sont pas seulement les Appalaches. C'est partout dans le pays. C'est partout dans le monde, en fait, ces eaux de mine. »
Comment l’eau de mine acide libère du CO2
Les eaux d'exhaure, chargées d'acide sulfurique en tant que sous-produit de la géologie du charbon, décomposent les roches carbonatées comme le calcaire associé aux veines de charbon. Une partie de cette roche est du CO ancien2 qui a été enfermé lorsque la roche s'est formée il y a des millions d'années. L'eau acide dissout les roches carbonatées, libérant des ions carbonate (CO3) qui se transforment ensuite en CO.2 ou d'autres formes de carbone dans l'eau. Une fois que le rejet quitte la mine et est exposé à l'air, tout CO2 présents dans l'eau peuvent « dégazer » et être rejetés dans l'atmosphère.
Avant les travaux de Vesper, CO2 les émissions provenant du dégazage du drainage minier n’avaient pas été largement quantifiées. Une partie du problème réside dans le grand nombre de mines abandonnées et dans le fait qu’elles ne sont pas bien répertoriées. Souvent, Vesper et ses étudiants parcouraient les bois pour mesurer une mine signalée et ne trouvaient aucune trace de l'ouverture ou que l'écoulement ne coulait plus.
Mesurer le CO extrême2 avec des outils créatifs
Un autre problème est que les instruments de terrain standards ne peuvent pas mesurer des concentrations extrêmement élevées de CO.2et Vesper a découvert que certains drainages miniers contiennent jusqu'à 1 000 fois plus de CO2 que ce à quoi on pourrait s'attendre dans une eau normale. Pour effectuer ses mesures, Vesper a donc dû se tourner vers une source inattendue pour un appareil de mesure.
« Il s'agit essentiellement de l'industrie du soda. Les usines d'embouteillage et les brasseries en possèdent », explique Vesper. L'instrument pour boissons est « conçu pour être transporté dans la brasserie et connecté à ces cuves géantes. Il est donc vraiment portable et peut gérer des niveaux de CO très élevés ».2« .
Instrument spécialisé en main, Vesper, accompagnée de ses étudiants et collaborateurs, traque d'anciennes mines pour mesurer le CO2 s'effectuant par drainage des eaux. Les résultats de certaines mines étaient comparables à ceux du CO2 dégagée par les sources hydrothermales et bien plus élevée que l'eau s'écoulant des grottes calcaires naturelles typiques. De plus, la quantité de CO2 sur chaque site a changé au fil du temps en fonction des conditions hydrologiques autour de la mine.
Recherches futures et possibilités de remédiation
À l'avenir, Vesper espère mesurer davantage de mines sur des périodes plus longues et dans des conditions différentes, ajouter du méthane à sa suite d'analyses et explorer comment différentes techniques d'assainissement pourraient empêcher l'émission de CO.2 d'être rejetés dans l'atmosphère et de contribuer au changement climatique.
« Je pense que même de petites choses dans la conception de l'assainissement pourraient faire une différence, comme garder les rejets sous terre dans des tuyaux et les introduire dans les zones humides de traitement depuis le sous-sol », explique Vesper. « Alors tout va bien. Cela ne va pas se dégazer aussi facilement dans l'environnement. »
