L'exploitation minière à ciel ouvert, également connue sous le nom d'exploitation minière à ciel ouvert, représente environ 40 % de toutes les émissions de gaz à effet de serre liées à l'exploitation minière à l'échelle mondiale, selon le Conseil international des mines et des métaux. Contrairement à l'extraction souterraine, l'exploitation minière à ciel ouvert élimine des couches entières de sol et de roche pour accéder aux couches minérales, un processus qui exige d'énormes quantités d'énergie pour le dynamitage, le transport, le broyage et le transport des matières.

L'empreinte carbone des opérations minières à bande

Dans une mine à bandes typique, trois activités dominent le profil carbone : le défrichement et l'enlèvement des charges, le transport des matériaux et le traitement ou la beneficiation. L'enlèvement des charges peut se faire à raison de 30 mètres de roche et de sol, souvent à l'aide de pelles diesel et de dizaines de camions de transport qui fonctionnent 20 heures par jour. Le seul abattage peut représenter 50 à 60 % de l'utilisation totale d'énergie d'une mine. Les émissions restantes proviennent du forage, du dynamitage, du chargement, de l'écrasement et du transport du minerai vers le rail ou le port.

Plusieurs facteurs influent sur l'intensité des émissions : la profondeur du gisement, l'âge et l'efficacité de l'équipement, la qualité du combustible et la proximité des installations de traitement.Les mines plus anciennes comptent souvent sur des équipements âgés de 10 à 15 ans, conçus avant l'existence de normes d'émission plus strictes.Remplacer ou moderniser ce parc est une décision en capital pluriannuelle, mais il entraîne les réductions les plus importantes des émissions.

Adopter des technologies plus propres

Électrification des équipements mobiles

La technologie la plus efficace est l'électrification. Plusieurs mines sont déjà des camions de transport électrique de batteries. En 2022, la société minière suédoise Boliden a testé un camion entièrement électrique d'Epiroc dans sa mine de Kankberg, signalant une réduction de 30 % du coût total de l'énergie par tonne déplacée. Alors que la capacité de la batterie a historiquement limité la portée des camions électriques, le lithium‐fer‐phosphate (LFP) et les batteries à l'état solide fournissent maintenant suffisamment d'énergie pour un seul déplacement complet, même pour les camions de classe 100 tonnes.

Concasseurs et transporteurs à énergie renouvelable

Les systèmes de broyage et de transport sont des candidats privilégiés pour l'électrification. Les convoyeurs, une fois électrifiés, peuvent être alimentés par des réseaux solaires ou des éoliennes sur place, et ils remplacent des dizaines de camions diesel. Des systèmes de broyage et de transport à la station (IPCC) sont adoptés dans des mines comme Grasberg en Indonésie et Chuquicamata au Chili, réduisant ainsi l'utilisation de carburant de 20 à 30 %.

Autres combustibles et systèmes hybrides

Pour les mines qui ne peuvent pas électrifier chaque équipement à court terme, les systèmes hybrides et les carburants de substitution offrent une solution à mi-parcours. Les piles à combustible à hydrogène, par exemple, peuvent alimenter les gros camions à gaz d'échappement. Anglo American teste un camion à hydrogène à sa mine de platine Mogalakwena en Afrique du Sud, avec un prototype qui devrait transporter plus de 300 tonnes de minerai. Le biodiesel des huiles usagées, mélangé au diesel conventionnel, réduit les émissions nettes de CO2 de 20 à 80 % selon la matière première. Plusieurs mines australiennes utilisent maintenant des mélanges B20 (20 %) dans leurs flottes. De même, le gaz naturel comprimé (GNC) et le gaz naturel liquéfié (GNL) produisent environ 25 % de CO2 de moins que le gazole et sont testés dans des centrales fixes et certaines applications de transport.

Optimisation de l'efficacité opérationnelle

Analytique avancée et jumelles numériques

Les opérations minières utilisent de plus en plus des modèles numériques jumeaux pour simuler chaque étape du processus d'extraction, en identifiant les goulets d'étranglement qui gaspillent le carburant. Par exemple, un jumeau numérique d'une mine à bandes dans le bassin de la rivière Powder au Wyoming a révélé que les camions de transport passent en moyenne 35 minutes par quart de travail au ralenti en attendant les chargeuses.

Entretien prédictif

La maintenance prédictive utilise l'analyse des vibrations, l'échantillonnage du pétrole et l'imagerie thermique pour détecter l'usure avant qu'une panne ne se produise. En maintenant les moteurs en état de pointe, les mines maintiennent un rendement énergétique optimal – un moteur diesel bien réglé brûle 10 à 15 % de carburant par tonne déplacée par rapport à un moteur mal entretenu. Les modèles prédictifs prévoient également des services pendant les changements de quart, éliminant les temps d'arrêt qui nécessiteraient des parcours de transport supplémentaires.

Planification intégrée des mines

L'efficacité opérationnelle doit être planifiée dès le départ. Les plans de la mine qui séquencier l'enlèvement des déchets et l'extraction des minerais pour minimiser les distances de transport peuvent réduire considérablement les émissions. Par exemple, au lieu d'enlever les surcharges de la fosse entière en bloc, le décapage progressif révèle progressivement le minerai tout en remblayant les zones de déchets antérieures. Cette technique, appelée remise en état simultanée, réduit le volume total de matériaux transportés de 15 à 30 %.

Utilisation des sources d'énergie renouvelables

Solaire et vent sur place

Les sites miniers sont souvent dotés de vastes étendues de terres défrichées, ce qui permet de réduire la consommation d'électricité du réseau de distribution d'électricité de 12 %. Pour les mines hors réseau, les microgrilles solaires peuvent remplacer entièrement les générateurs diesel pendant les heures de lumière. Des études menées par l'Institut Rocky Mountain montrent que remplacer un générateur diesel de 5 MW par un système de stockage solaire plus solaire réduit les coûts de carburant de 40 % et les émissions de 1 200 tonnes par an. L'énergie éolienne est également viable dans les régions à vent élevé comme la ceinture de cuivre de Patagonia ou le Grand Bassin du Nevada, où plusieurs mines ont installé des turbines aux côtés du solaire pour réaliser près de 100 % une exploitation renouvelable pendant les périodes de pointe.

Récupération de chaleur géothermique et de déchets

En Islande et en Afrique de l'Est, la chaleur géothermique est utilisée pour sécher les réservoirs de traitement du minerai et de la préchauffage, remplaçant les chaudières alimentées au combustible. Les systèmes de récupération de chaleur sur les équipements miniers sont une autre possibilité sous-utilisée. Un moteur diesel ne convertit qu'environ 35 % de l'énergie combustible en travaux mécaniques; le reste s'échappe sous forme de chaleur.

Hydrogène vert pour les opérations hors-Grid

Pour les mines éloignées où la connexion au réseau est impossible, l'hydrogène vert, produit sur place par électrolyse à énergie solaire, peut décarboner les processus à haute chaleur. L'hydrogène est testé pour réduire directement le minerai de fer dans des installations comme le pilote HYBRIT en Suède, et il peut également alimenter des générateurs lourds pendant les périodes nuageuses ou calmes. Le coût des électrolyseurs a chuté de 60 % depuis 2019, rendant la production d'hydrogène sur place de plus en plus viable pour les mines à long horizon opérationnel.

Mise en œuvre de la réhabilitation et du reboisement

Séquestration du carbone par la restauration des terres

Le rétablissement de cette terre, qui consiste à reclasser les pieux de sarcelles en fonction des contours originaux, à remplacer le sol et à planter la végétation indigène, crée un puits de carbone. Un programme de revitalisation bien conçu peut séquestrer 2 à 5 tonnes de CO2 par hectare par année au cours de la première décennie après la plantation, selon le climat et la sélection des espèces.

Amendement concernant le biochar et le sol

Les techniques émergentes de valorisation intègrent le biocharbon, produit à partir de déchets de bois ou de résidus miniers, dans un sol restauré. Le biochar est très stable et peut enfermer le carbone pendant des siècles tout en améliorant la rétention d'eau et la disponibilité des nutriments pour les plantes. Une étude réalisée dans une mine de molybdène récupérée au Colorado a révélé que l'ajout de 10 tonnes de biochar par hectare a augmenté le stockage du carbone de 8 tonnes sur cinq ans, comparativement au sol non modifié.

Restauration des zones côtières et des zones humides

Pour les mines situées près des côtes ou des rivières, la restauration des mangroves ou des zones humides riveraines offre des taux de piégeage du carbone exceptionnellement élevés, allant jusqu'à 10 à 15 tonnes par hectare par an. La mine Grasberg en Indonésie, bien que non une mine à bandes, a investi massivement dans la restauration des mangroves dans les estuaires adjacents pour compenser ses émissions.

Encourager la conformité et la certification réglementaires

Rapports obligatoires et plafonnement et commerce

Les gouvernements resserrent la réglementation des émissions dans le secteur minier. Le Canada, l'Australie et l'UE exigent maintenant que les grandes mines déclarent chaque année les émissions de portée 1, 2 et 3. Dans les provinces où la tarification du carbone, comme la taxe sur le carbone de la Colombie-Britannique à 80 $ CA/tonne, est une incitation financière directe à réduire les émissions.

Chaînes de certification (p. ex. ICMM, IRMA)

Le Conseil international des mines et des métaux (CIMM) exige des entreprises membres qu'elles fixent des objectifs de réduction du carbone conformes à l'Accord de Paris. L'Initiative pour une assurance minière responsable (IRMA) attribue des crédits pour l'utilisation des énergies renouvelables, l'efficacité énergétique et les compensations carbone. Un audit IRMA 2022 dans une grande mine de cuivre au Chili a confirmé que le site avait réduit la consommation d'électricité du réseau de 18 % et converti 30 % de sa flotte mobile en électricité, ce qui a permis d'obtenir le niveau de certification le plus élevé.

Marchés du carbone et compensation

Même les meilleures mesures d'efficacité ne peuvent pas éliminer toutes les émissions.Les émissions provenant de la remise en état, du reboisement et de la déforestation évitées permettent aux mines d'atteindre des objectifs nets de zéro. Le marché des crédits carbone devrait atteindre 50 milliards de dollars d'ici 2030. Plusieurs sociétés minières, dont Glencore et Rio Tinto, ont acheté des crédits provenant de projets de carbone forestier vérifiés en Amérique du Sud et en Asie du Sud-Est.

Promouvoir l'engagement communautaire et des parties prenantes

Co-concevoir des solutions avec le savoir autochtone

En Australie, le peuple martu a collaboré avec des sociétés minières pour planifier des séquences de revitalisation qui s'harmonisent avec les pratiques de brûlage autochtones, qui réduisent le risque de feu de forêt et améliorent la séquestration du carbone. L'incorporation des connaissances locales améliore non seulement l'efficacité de la remise en état, mais renforce également la confiance, réduisant ainsi le risque de manifestations coûteuses ou de retards dans les projets.

Ententes de transparence et de partage des avantages

Les collectivités près des mines à ciel ouvert sont souvent les principales victimes des dommages causés à l'environnement. Il est essentiel de communiquer de façon transparente sur les objectifs de réduction des émissions, les données de surveillance et les répercussions sur la santé. Des accords de partage des avantages officiels qui allouent un pourcentage des recettes provenant du crédit carbone aux projets de développement local peuvent aligner les mesures incitatives des collectivités et des entreprises.

Éducation et encouragement des employés

Enfin, une main-d'oeuvre minière doit comprendre et promouvoir la réduction des émissions.Des programmes de formation sur la conduite éconergétique, les procédures d'arrêt de l'équipement et la sécurité des énergies renouvelables peuvent réduire la consommation inutile. Certaines mines offrent maintenant des primes financières aux exploitants qui maintiennent la consommation de carburant la plus faible par quart. Un programme pilote dans une mine de charbon en Virginie-Occidentale a vu une réduction de 4 % de l'utilisation globale du diesel après la mise en oeuvre d'un programme de reconnaissance de l'opérateur vert.

Mesure des progrès et perspectives d'avenir

La réduction de l'empreinte carbone de l'exploitation minière à bandes n'est pas un projet ponctuel mais un cycle continu de mesure, d'innovation et d'adaptation.Les opérateurs doivent suivre les indicateurs de rendement clés (ICP) tels que les kilogrammes de CO2 par tonne de matières transportées, la pénétration des énergies renouvelables et la récupération de l'absorption de carbone.

L'Agence internationale de l'énergie prévoit que l'exploitation minière devra augmenter la production de minéraux critiques de 300 % pour atteindre les objectifs énergétiques nets zéro, même si l'industrie elle-même décarbonise. Ce double défi rend les stratégies décrites ici non seulement agréables à avoir, mais essentielles à la survie. Les mines qui englobent l'électrification, l'intégration renouvelable, l'efficacité opérationnelle et un véritable partenariat communautaire abaisseront les coûts, attireront des capitaux et garantiront une licence sociale à long terme.

En adoptant des technologies plus propres, en optimisant les opérations, en utilisant les énergies renouvelables, en régénérant les terres, en respectant les normes réglementaires et en engageant les intervenants, les opérations minières à bandes peuvent réduire considérablement leur empreinte carbone, contribuant à un environnement plus sain et à une extraction plus durable des ressources.