Lessivage d'éléments à partir de mâchefers de liqueur verte provenant de 16 usines de pâte et papier suédoises entre 2017 et 2019

Transformer deux problèmes de déchets en une seule solution

En Suède et dans le reste du monde, des milliers de vieilles mines de métaux fuient silencieusement de l’eau acide et riche en métaux vers les cours d’eau et les sols voisins. Remédier à ces sites disséminés est coûteux et complexe, surtout lorsqu’il s’agit de sites historiques où le paysage ne peut pas être remodelé. Parallèlement, les usines de pâte et papier produisent de grands volumes de mâchefers de liqueur verte, un résidu crayeux généralement enfoui en décharge. Cette étude examine si ce sous-produit industriel pourrait être réutilisé en toute sécurité pour contenir le drainage acide des mines, transformant un déchet en un outil de réparation environnementale.

Ce qu’est ce matériau inattendu

Les mâchefers de liqueur verte sont produits lors de la récupération des produits chimiques de cuisson dans les pâtes. Les copeaux de bois sont bouillis dans des solutions fortement alcalines pour séparer les fibres, puis le liquide usé est brûlé et retraité pour recycler les produits chimiques. Au cours de ce processus se forme un résidu visqueux contenant de la chaux résiduelle, des composés de sodium et des traces de métaux. Il est fortement alcalin, peut tamponner l’acidité et a tendance à adhérer aux autres particules lorsqu’il est mélangé. Parce qu’il est presque entièrement mis en décharge aujourd’hui, trouver une voie de réutilisation sûre pourrait à la fois réduire les coûts d’élimination et diminuer l’empreinte environnementale de l’industrie de la pâte et du papier.

Comment les chercheurs l’ont mis à l’épreuve

Pour observer le comportement de ce matériau en pratique, les auteurs ont collecté 71 échantillons de mâchefers de liqueur verte provenant de 16 usines suédoises sur une période de deux ans. Plutôt que d’étudier un ou deux échantillons, ils ont délibérément échantillonné un large éventail d’usines, de saisons et de conditions de traitement. En laboratoire, ils ont agité le matériau humide avec de l’eau pure en deux étapes, simulant grossièrement plusieurs percolations d’eau de pluie. Ils ont ensuite mesuré la quantité d’une longue liste d’éléments ayant migré dans l’eau, incluant des composants courants comme le sodium et le calcium ainsi que des oligo-éléments potentiellement nocifs tels que le plomb, le cadmium, le chrome et le zinc. Des modèles informatiques ont été utilisés pour inférer quels minéraux solides dans les mâchefers contrôlaient ce qui se dissolvait dans l’eau.

Ce qui se lessive et ce qui reste en place

Les tests ont révélé une double personnalité. Les composants salés tels que le sodium, le potassium et le rubidium se sont facilement lessivés, plus des deux tiers de leur teneur totale passant dans l’eau dans les conditions d’essai. Ils provenaient principalement de sels simples, très solubles, résiduaires des produits chimiques des usines, et sont responsables de la forte alcalinité du premier ruissellement. En revanche, le calcium, le magnésium, le fer et de nombreux métaux préoccupants — comme le zinc, le plomb, le nickel et le cuivre — ont à peine bougé. Leurs concentrations dans l’eau étaient faibles, souvent bien en dessous d’un pour cent des quantités totales présentes dans le solide. La modélisation a pointé des minéraux tels que la calcite (une forme courante de calcaire), divers hydroxydes et oxydes métalliques comme les principaux « verrous » retenant ces éléments et contrôlant leur libération lente.

Sécurité vis‑à‑vis des métaux polluants

Étant donné que les mâchefers de liqueur verte peuvent contenir des quantités notables d’oligo‑éléments, les autorités doivent savoir si leur utilisation sur des sites miniers pourrait dégrader la qualité de l’eau. L’étude a comparé les quantités lessivées aux seuils légaux suédois pour les matériaux déposés en décharge. Pour presque tous les échantillons, l’eau issue des mâchefers est restée en dessous de ces limites pour des éléments clés comme l’arsenic, le baryum, le cadmium, le plomb et le zinc ; seuls quelques échantillons atypiques ont dépassé les limites pour le chrome, le cuivre, le molybdène ou le nickel. Il est important de noter que ces essais de laboratoire ont été conçus pour être pessimistes : ils utilisaient de l’eau pure et des temps de contact longs pour favoriser le lessivage. Dans des contextes miniers réels, où les mâchefers sont mélangés à des déchets acides et où les conditions évoluent avec le temps, les auteurs s’attendent à ce que les taux de libération de la plupart des métaux soient encore plus faibles.

Pourquoi cela importe pour les anciennes mines

Lorsque des mâchefers fortement alcalins sont mis en contact avec des déchets miniers acides, ils peuvent neutraliser l’acidité, ralentir la dégradation des minéraux et favoriser l’adsorption des métaux sur les solides plutôt que leur maintien en solution. Cette étude montre qu’en moyenne, les mâchefers de liqueur verte libèrent eux‑mêmes seulement des quantités modestes de métaux problématiques, tout en fournissant à la fois un coup de pouce rapide au pH grâce aux sels solubles et un effet tampon à long terme via des minéraux carbonatés à dissolution lente. Cette combinaison suggère qu’ils pourraient être injectés ou co‑déposés en toute sécurité avec des déchets sulfidés pour réduire l’impact du drainage acide. Si des essais sur le terrain confirment ces résultats, les pays disposant à la fois d’usines de pâte et de mines abandonnées pourraient traiter simultanément deux fardeaux environnementaux — réduire les besoins en décharge pour les déchets d’usine tout en améliorant la qualité de l’eau autour des anciens sites miniers.

Citation: Stahre, N., Sartz, L. & Bäckström, M. Element leaching from green liquor dregs from 16 Swedish pulp and paper mills between 2017 and 2019. Sci Rep 16, 14683 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-51421-1

Mots-clés: mâchefers de liqueur verte, drainage acide des mines, remédiation des déchets miniers, réutilisation des sous-produits industriels, lessivage des métaux