Bioremédiation par filtration phytobienne du site miner Aldermac à drainage minier acide en Abitibi-Témiscamingue

1. Projet

L’industrie minière joue un rôle très important dans le développement socio-économique du Québec. Cependant, les sites miniers abandonnés estimés à 499 au Québec et à 10 000 au Canada posent desproblèmes de stabilité physique et chimique entraînant le drainage minier acide (DMA), avec des effets néfastes sur la santé environnementale et humaine. Selon le plan de travail 2019-2020 du ministère de l’Énergie et des Ressources naturelles (MERN), les activités de restauration sont conduites sur 221 sites abandonnés. Les deux dernières décennies ont vu l’émergence de techniques d’assainissement des sols douces et respectueuses de l’environnement, appelées collectivement phytotechnologies. Celles-ci sont généralement considérées comme moins invasives, plus rentables et réparatrices de la structure et des fonctions du sol par rapport aux méthodes conventionnelles de génie civil.

Objectif

Le présent projet consiste à tester la technologie de bioremédiation par filtration phytobienne sur le site minier Aldermac en Abitibi-Témiscamingue. Il sera le premier projet à développer un modèle in situ innovateur de biorestauration par filtration phytobienne (plantes+microbes) de DMA incluant un système de phytocontrôle hydraulique en amont et un système de marais filtrant en aval ainsi que la valorisation de la biomasse produite.

Les sous-objectifs spécifiques du projet sont de:

1. Caractériser les propriétés physico-chimiques et les microbiomes telluriques du site Aldermac à DMA;
2. Cribler des variétés de plantes et de souches de microsymbiotes acidophiles ou acido-tolérantes;
3. Évaluer la performance précoce (bioproductivité, biodiversité et biocomplexité) des systèmes de bioremédiation mis en place dans différentes conditions de sols favorisant la biofiltration;
4. Évaluer la dynamique spatiotemporelle des microbiomes telluriques et;
5. Coordonner, communiquer et disséminer les résultats et l’information générés par le projet aux utilisateurs (industrie et gouvernement).

Les conditions géochimiques,édapho climatiques, hydrologiques, hydrogéologiques, écologiques et topographiques, du site seront caractérisées pour bien adapter les systèmes de biorestauration aux conditions de terrain et assurer leur réplicabilité. Un grand nombre de clones et de variétés de plantes phréatophytes (Populus spp., Salix spp., Phragmites australis indigènes et Typha latifiolia) et de souches des microbes sera criblé pour leur tolérance à l’acidité et aux métaux lourds et éléments traces. La performance précoce (bioproductivité, biodiversité et biocomplexité) des systèmes de bioremédiation et la dynamique spatiotemporelle du rhizomicrobiome seront évaluées en utilisant de nouvelles technologies (séquençage à haut débit, bio-informatique, écologie numérique des communautés) pour mieux comprendre le fonctionnement complexe d’un écosystème de DMA en vue d’améliorer la productivité et la santé des plantes et leurs microbes ainsi que les capacités épuratoires de ce complexe plantemicrobe.

Résultats attendus et retombées escomptées

Les résultats seront communiqués à toutes les parties prenantes par des publications dans des revues scientifiques avec comité de lecture et des revues nationales de vulgarisation scientifique, des rapports annuels, des notes techniques et des revues de presse et lors de la participation au congrès annuel Québec Mines. L’Université Laval en collaboration avec les organisations gouvernementales provinciales et privées exécutera ce projet qui répond très bien à sa mission de recherche et de formation de personnel hautement qualifié et du service à la société.

2. Équipe de recherche

Équipe de recherche

3. Appel de propositions

Le projet est d’une durée de 3 ans et le montant total octroyé est de 300 000 $.

4. Résumé et rapport de recherche

TITRE VULGARISÉ: Bioremédiation par filtration phytobienne du site miner Aldermac à drainage minier acide en Abitibi-Témiscamingue

RÉSULTATS ET RETOMBÉES DÉJÀ OBSERVÉES: Le secteur minier est un moteur important pour le développement socio-économique du Québec. Selon l’Association minière du Québec (AMQ), le secteur a soutenu 48 187 emplois directs, indirects et induits et a contribué 11,7 G$ de dollars au PIB du Québec, 1,8 G$ au coffre de l’État via des revenus fiscaux et parafiscaux en 2022. Selon les chiffres rendus publics par le Ministère des Ressources naturelles et des Forêts (MRNF) au début de 2023, ce sont 926 millions de dollars en droits miniers qui ont été versés au gouvernement du Québec en 2021, soit la plus grosse somme de la dernière décennie. La volonté des deux paliers de gouvernement pour développer la filière des minéraux critiques et stratégiques (MCS) s’est accentuée en 2023. Cependant, les sites miniers abandonnés estimés à 499 au Québec et à 10,000 au Canada posent des problèmes de stabilité physique et chimique entraînant le drainage minier acide (DMA), avec des effets néfastes sur la santé environnementale, animale et humaine. Le site minier Aldermac, un des sites miniers abandonnés sous la responsabilité du MRNF, est situé à 15 km à l’ouest de la ville de Rouyn-Noranda, en Abitibi-Témiscamingue (Québec). Ce site produit encore aujourd’hui des eaux fortement acides chargées en soufre, fer, cuivre et zinc, suite à l’oxydation des résidus miniers sulfureux en condition aérobique et cela malgré les travaux d’ingénierie civile de restauration effectués sur ce dernier afin de confiner le DMA et éviter le relâchement de contaminants. Les travaux de restauration ont consisté à mettre en place un recouvrement multicouche étanche composé d’une géomembrane, d’un géotextile de protection, d’une couche de matériaux granulaires et d’un horizon de terre végétale sur les pentes plus prononcées. Notre équipe étudie et développe des solutions fondées sur la nature par de traitements passifs comme la bioremédiation par filtration phytobienne (plantes+microbes) de DMA pour un développement propre et écoviable. Ces phytotechnologies sont généralement considérées comme moins invasives, plus rentables et réparatrices de la structure et des fonctions du sol par rapport aux méthodes conventionnelles de génie civil. Le projet avait pour objectifs de: i) caractériser les propriétés physico-chimiques et les microbiomes telluriques du site Aldermac à DMA; ii) cribler des variétés de plantes et de souches de microsymbiotes acidophiles ou acido-tolérantes; iii) évaluer la performance précoce (bioproductivité, biodiversité et biocomplexité) des systèmes de bioremédiation mis en place dans différentes conditions de sols favorisant la biofiltration; iv) évaluer la dynamique spatiotemporelle des microbiomes telluriques; et v) coordonner, communiquer et disséminer les résultats et l’information générés par le projet aux utilisateurs (Partenaires des milieux de pratique). Le projet nous a permis de développer des nouvelles connaissances scientifiques et techniques en remédiation phytomicrobienne assistée pour le contrôle de DMA, de mobiliser ces connaissances et de former 3 étudiant.e.s à la maitrise, une étudiante au doctorat, une stagiaire postdoctorale et initier à la recherche 2 étudiant.e.s de premier cycle. Il aussi permis le développement continu d’une professionnelle de recherche ainsi que d’autre personnel hautement qualifiée (voir section rôle de PHQ). Ces avancées scientifiques et techniques en laboratoire et en serre nous permettent d’envisager leur application immédiate avec des essais pilotes sur le terrain par l’installation d’un système de biorestauration in situ par filtration phytobienne de DMA. Ces essais d’installation d’un phytobioréacteur, système novateur de biorestauration par filtration phytobienne de DMA vont permettre de combler les lacunes des techniques de restauration existantes dans le domaine.

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