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Breakthrough Solutions for the Sustainable Harvesting and Processing of Deep Sea Polymetallic Nodules

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Un système d’exploitation minière en eaux profondes des nodules polymétalliques dans les abysses océaniques

Les grands fonds marins constituent une vaste ressource de matières premières, et notamment de matières premières critiques (MPC). Cruciales pour les industries actuelles et les technologies innovantes de l’Europe, les MPC sont indispensables au développement de technologies essentielles pour la transition énergétique, telles que les batteries, les moteurs éoliens et l’énergie solaire.

Changement climatique et Environnement
Technologies industrielles
Énergie

Les nodules polymétalliques présents dans les fonds marins abyssaux de la plupart des bassins océaniques contiennent des millions de tonnes de métaux tels que le nickel, le cuivre, le cobalt et le manganèse, ainsi que du gallium et des éléments des terres rares. Une exploitation efficace de ces nodules en eaux profondes nécessite une chaîne de valorisation minière complète de haute technologie mais, à ce jour, aucun système intégré de prélèvement, de transport vertical et de traitement en surface n’a jamais atteint la viabilité industrielle. Simultanément, il est crucial de comprendre la biodiversité ainsi que les écosystèmes des eaux profondes pour mettre en place des normes et des réglementations d’évaluation efficaces de l’impact environnemental, afin de répondre de manière appropriée aux défis futurs de l’exploitation minière en eaux profondes et aux problématiques environnementales associées.

Du fond marin au rivage

Grâce à un financement de l’UE, le projet Blue Nodules a «conçu le schéma de l’ensemble de la chaîne logistique, tout en abordant le problème complexe de la protection de l’environnement, et atteint le niveau de maturité technologique 6 (TRL 6)», souligne Laurens de Jonge, coordinateur du projet. «Cette initiative ambitieuse constitue une étape majeure dans le développement et l’expérimentation de technologies respectueuses de l’environnement, de prélèvement et de traitement des nodules polymétalliques sur les fonds océaniques», ajoute-t-il. Au centre des opérations se trouve le véhicule de prélèvement sous-marin Apollo II (photo) utilisé pour la collecte des nodules à des profondeurs allant jusqu’à 6 km. La chenille des fonds marins est reliée au navire de production en haute mer par un tuyau de raccordement attaché au système de transport vertical et par un câble ombilical qui contient les connexions de données et l’alimentation électrique. Les nodules sont séparés des sédiments par un traitement in situ sur le fond marin. À bord du navire, les nodules sont déshydratés et l’eau de mer profonde est ré-acheminée vers son origine. Un autre navire transporte ensuite le minerai à terre pour le traiter et en extraire les métaux.

Un impact environnemental minimal

À l’aide de simulations informatiques détaillées, l’équipe Blue Nodules a mis au point un processus de collecte des nodules dans lequel les perturbations du fond marin, essentiellement constitué de sédiments mous et collants, sont réduites au minimum. Les simulations du modèle pour le panache, le bruit et l’altération du substrat du fond marin ont été validées par des expériences en laboratoire et des tests sur le terrain en 2018 et 2019. La priorité a été donnée à la minimisation du déplacement des sédiments du fond marin et de la dispersion des sédiments en suspension dans les panaches, causés par le mouvement des engins, l’extraction des nodules et le retour de l’eau des opérations de surface. Pour l’avenir, les chercheurs du projet travaillent à la réduction de l’énergie cinétique du panache libéré par l’engin, en générant par conséquent un plus petit panache. Ils tentent également de supprimer les composants hydrauliques afin de réduire le risque de contamination du fond marin. «Les normes environnementales de la législation n’ont de sens que si elles peuvent être intégrées dans le processus de conception, dans l’exploitation et être contrôlées de manière cohérente», souligne Laurens de Jonge. Grâce à la coopération de la science, de l’industrie et des législateurs durant l’ingénierie et les essais, Blue Nodules a non seulement conçu des équipements durables, mais a également mis au point une installation de surveillance et de capteurs. Cela permettra de mesurer, de détecter et de quantifier objectivement les impacts environnementaux, comme le panache, le bruit et l’altération du substrat.»

L’exploitation minière en haute mer en passe de devenir une réalité

Le successeur de Blue Nodules est le projet Blue Harvesting. Blue Harvesting se concentrera, avec nombre de partenaires initiaux, sur le développement et l’amélioration du collecteur afin de réduire l’impact environnemental tout en maintenant le rythme et le rendement de la production. Les essais intégrés sur le terrain et les essais pilotes d’exploitation minière dans un environnement en haute mer pertinent atteindront le niveau TRL 7. Composé de 167 États membres et de l’Union européenne, l’Autorité internationale des fonds marins – AIFM est mandatée par la Convention des Nations unies sur le droit de la mer pour organiser, réglementer et contrôler toutes les activités liées aux minéraux dans la zone internationale des fonds marins, dans l’intérêt de l’humanité dans son ensemble. L’AIFM a publié des règlements sur la recherche dans les eaux internationales et travaille actuellement à la réglementation de l’exploitation.

Mots‑clés

Blue Nodules, exploitation minière, fonds marins, haute mer, environnement, énergie, nodules polymétalliques, traitement en haute mer, matières premières critiques

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