Les anciennes mines de charbon, même des décennies après leur fermeture, libèrent des quantités importantes de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère. Cette découverte, présentée lors de la conférence GSA Connects 2025, révèle un impact climatique jusqu'alors sous-estimé des infrastructures minières.
Points Clés
- Les eaux de drainage des mines de charbon abandonnées émettent du CO2.
- Ces émissions sont comparables à celles de petites centrales électriques au charbon.
- La quantification est difficile en raison du grand nombre de mines non répertoriées.
- Des instruments spécialisés, issus de l'industrie des boissons, sont utilisés pour les mesures.
- Des solutions de remédiation, comme le maintien des décharges sous terre, sont envisagées.
Un Impact Climatique Caché des Mines
Depuis 250 ans, l'exploitation industrielle du charbon a marqué des régions comme la Pennsylvanie, aux États-Unis. Si la combustion du charbon est un contributeur bien connu au changement climatique, un autre aspect de son héritage commence à être révélé. Les mines non réhabilitées, en particulier celles antérieures à la réglementation de 1977, sont des sources de drainage acide.
Ce drainage, longtemps étudié pour ses effets sur l'environnement local, présente une nouvelle menace climatique. La Dre Dorothy Vesper, géochimiste à l'Université de Virginie-Occidentale, a mis en évidence que ces mines abandonnées libèrent continuellement du CO2 à travers leurs eaux de drainage, même des siècles après l'arrêt de l'exploitation.
Fait Marquant
Une étude de 2016 a montré que le drainage de seulement 140 mines en Pennsylvanie ajoute autant de CO2 à l'atmosphère annuellement qu'une petite centrale électrique au charbon.
L'Étendue Inconnue des Émissions
Le nombre exact de mines abandonnées en Pennsylvanie, et encore moins dans le reste du monde, reste inconnu. Cela rend l'évaluation complète de leur impact sur le climat particulièrement complexe. Les chercheurs soulignent un besoin urgent de mieux comprendre l'ampleur de ces émissions de carbone.
«Nous aimerions avoir une bien meilleure idée de l'ampleur de ces émissions de carbone», déclare la Dre Vesper. «Une grande partie du problème est de ne même pas savoir où se trouvent les décharges. Et ce n'est pas seulement les Appalaches. C'est partout dans le pays. C'est vraiment partout dans le monde, ces eaux de mine.»
Ces eaux de mine, chargées d'acide sulfurique, proviennent de la géologie du charbon. Elles interagissent avec les roches carbonatées, comme le calcaire, associées aux filons de charbon. Cette réaction chimique libère du CO2 qui était emprisonné dans la roche depuis des millions d'années.
Comment l'Eau Acide Libère le CO2
L'eau acide des mines dissout les roches carbonatées, libérant des ions carbonate (CO3). Ces ions se transforment ensuite en CO2 ou en d'autres formes de carbone dans l'eau. Une fois que le drainage quitte la mine et est exposé à l'air, le CO2 présent dans l'eau peut se «dégazer» et être libéré dans l'atmosphère.
Contexte Historique
Avant les travaux de la Dre Vesper, les émissions de CO2 dues au dégazage des eaux de drainage des mines n'avaient pas été largement quantifiées. Le manque de catalogage précis des mines abandonnées a longtemps entravé cette recherche.
La mesure de ces concentrations extrêmes de CO2 représente un défi technique. Les instruments de terrain standards ne sont pas conçus pour des niveaux aussi élevés. La Dre Vesper a découvert que certains drainages miniers peuvent contenir jusqu'à 1 000 fois plus de CO2 que ce qui serait attendu dans une eau normale.
Des Outils Inattendus pour Mesurer le CO2
Pour surmonter cet obstacle, la Dre Vesper a dû se tourner vers une source surprenante pour trouver l'instrument de mesure adéquat : l'industrie des boissons. Les usines d'embouteillage et les brasseries utilisent des appareils capables de mesurer de très fortes concentrations de CO2.
«C'est un appareil de l'industrie du soda. Les usines d'embouteillage et les brasseries en ont», explique la Dre Vesper. L'instrument est «conçu pour être transporté dans la brasserie et connecté à ces grandes cuves. Il est donc très portable et peut gérer des niveaux de CO2 très élevés.»
Équipée de cet instrument spécialisé, la Dre Vesper, avec ses étudiants et collaborateurs, parcourt les anciennes mines pour mesurer le CO2 transporté par le drainage de l'eau. Les résultats de certaines mines se sont avérés comparables aux émissions de CO2 des sources hydrothermales, et bien plus élevés que ceux des eaux de drainage des grottes calcaires naturelles.
De plus, la quantité de CO2 à chaque site varie dans le temps, dépendant des conditions hydrologiques autour de la mine. Cette variabilité souligne la complexité de la modélisation de ces émissions.
Perspectives de Recherche et de Remédiation
À l'avenir, la Dre Vesper espère étendre ses mesures à un plus grand nombre de mines, sur de plus longues périodes et dans différentes conditions. Elle prévoit également d'ajouter le méthane à ses analyses, un autre gaz à effet de serre puissant souvent associé aux mines de charbon.
Un objectif majeur de ses recherches est d'explorer comment différentes techniques de remédiation pourraient empêcher le CO2 d'être libéré dans l'atmosphère. Des solutions simples pourraient faire une différence significative dans la réduction de l'impact climatique.
- Maintenir les décharges sous terre.
- Introduire l'eau dans des zones humides de traitement depuis le sous-sol.
- Éviter le dégazage direct dans l'environnement.
«Je pense que même de petites choses dans la conception de la remédiation pourraient faire une différence, comme maintenir la décharge sous terre dans des tuyaux et l'introduire dans des zones humides de traitement depuis le sous-sol», suggère la Dre Vesper. «Alors ça va. Ça ne va pas se dégazer dans l'environnement aussi facilement.»
Ces travaux ouvrent de nouvelles pistes pour comprendre et atténuer les impacts climatiques des activités minières passées, soulignant l'importance d'une gestion complète des sites abandonnés.
