Cet article a été initialement publié sur Mining.com
La géothermie peut être la solution énergétique pour le secteur minier péruvien pour optimiser son plan de gestion de l'énergie, réduire les coûts, améliorer l'ESG et donner la priorité à la consommation d'eau.
Énergie géothermique : un argument en faveur du secteur minier au Pérou
L'industrie minière n'a jamais été considérée comme une industrie « verte ». L'industrie a fait de grands progrès au cours de la dernière décennie, mais elle est toujours aux prises avec l'opinion publique, les politiques gouvernementales et l'évolution sociétale vers des initiatives d'énergie verte. L'industrie minière dans son ensemble est très gourmande en énergie, une source affirmant que près de 80 % de l'électricité mondiale est utilisée par l'industrie minière, ce qui équivaut à la somme totale de la consommation énergétique de l'Australie, du Mexique, de la Corée du Sud, de l'Italie et du Canada (The World Counts, 2022). Bien que ce chiffre soit discutable (et qui incarne certainement un certain nombre d’hypothèses sous-jacentes), le fait primordial est que l’industrie minière est l’une des industries les plus énergivores au monde et que la majeure partie de cette énergie provient de la combustion de combustibles fossiles, ce qui fait de l’industrie l’une des plus grandes sources de toutes les émissions de CO2.
Dans un climat mondial en constante évolution, avec plus de pression que jamais pour donner la priorité aux opérations commerciales durables, le secteur minier doit explorer des solutions économes en énergie pour compenser la consommation d'énergie et optimiser les ressources en eau.
En théorie, l’exploitation minière peut réduire sa consommation d’énergie et ses émissions de GES en utilisant diverses options d’énergie propre, notamment l’efficacité énergétique, la récupération d’énergie, les énergies renouvelables et le captage du carbone. Pour résoudre complètement les difficultés énergétiques auxquelles est confrontée l’industrie minière, une combinaison de solutions énergétiques sera nécessaire.
L’énergie solaire et éolienne a connu une augmentation des investissements de la part du secteur minier et constitue aujourd’hui l’application technologique des énergies renouvelables la plus courante dans les opérations minières. Bien que les deux présentent des avantages et contribuent à l’industrie, ils connaissent également des inconvénients importants. L’énergie solaire et éolienne nécessitent toutes deux une source d’énergie de secours ou un stockage d’énergie coûteux en cas d’intermittence (principalement en cas de conditions météorologiques), souvent par défaut en faveur des combustibles fossiles. Cependant, la géothermie en tant que source d’énergie peut contourner ces problèmes et a le potentiel de fournir un moyen de base durable pour compenser la consommation à un facteur de capacité élevé. Le développement géothermique élargit l’accès à des sources d’eau autrement inaccessibles, tout en fournissant un mécanisme de réinjection d’eau à des fins d’optimisation et de réduction des déchets. Cela peut réduire la dépendance d’une mine à l’égard de réserves d’eau douce en diminution, déjà très recherchées et essentielles au maintien des populations locales.
Comme indiqué dans notre article précédent, Le défi énergétique de l’exploitation minière : un argument en faveur de la géothermie [lien], il existe une corrélation géographique entre les minéraux précieux formés au fil du temps et les ressources géothermiques produites à partir des mêmes systèmes volcaniques. En d’autres termes, la carte de la production d’énergie géothermique à l’échelle commerciale et ses opportunités chevauchent étroitement les infrastructures minières existantes et présentent des arguments convaincants en faveur du développement de la géothermie.
Un regard plus approfondi sur le Pérou
Il y a au moins 16 volcans actifs dans le sud du Pérou, ce qui indique qu'il existe une quantité de chaleur accessible à explorer pour des applications géothermiques. Une mine d’or ou de cuivre en activité dans le sud du Pérou pourrait explorer la géothermie pour la production d’électricité et l’indépendance énergétique. Les dépenses d'exploration en capital associées à cela seraient d'autant plus justifiées sachant que la mine peut diversifier les ressources pour des applications telles que la lixiviation en tas, le dessalement ou peut-être devenir la prochaine région d'extraction du lithium à partir de saumures géothermiques. Pour l’industrie minière opérant dans le sud du Pérou, identifier la faisabilité de la géothermie aiderait à déterminer la valeur qu’elle pourrait apporter dans leurs efforts pour faire face à la transition énergétique.
Des études montrent un potentiel géothermique de plus de 3 000 MW au Pérou (Rapport final du Plan directeur pour le développement de l'énergie géothermique au Pérou, JICA, 2012). À titre de perspective, si seulement 60 % de ce potentiel était développé, le Pérou se classerait parmi les cinq premiers pays au monde avec une capacité totale de production d’énergie géothermique, derrière des leaders mondiaux tels que les États-Unis (3 722 MW), l’Indonésie (2 286 MW) et les Philippines (1 928 MW). (ThinkGeoEnergy, 2021).
Figure 1 : Superposition de cartes du potentiel géothermique par rapport aux principales opérations minières
Energy Development Corporation, leader de la géothermie aux Philippines, a un intérêt direct dans le développement de la géothermie au Pérou (EDC Pérou). L'entreprise prévoit d'investir plus d'un milliard de dollars américains pour construire au moins deux centrales géothermiques à Arequipa et Moquegua. Le plan provisoire consistera à produire initialement 200 MW avec un potentiel d'extension jusqu'à 350 MW dans les tranches futures. Les estimations montrent que la centrale électrique d'Arequipa peut à elle seule fournir de l'électricité à 385 000 foyers, soit près de 90 % des familles d'Arequipa. Toute usine supplémentaire aurait le potentiel d’approvisionner directement les opérations minières ou d’autres industries de la région.
Plus de 50 % du potentiel géothermique du Pérou est concentré dans la région sud du pays. Les centrales géothermiques de cette région pourraient ajouter jusqu'à 2 % de croissance économique supplémentaire chaque année dans la région d'Arequipa ; ayant un impact direct sur la réduction de la pauvreté et le progrès communautaire. Les estimations indiquent que ce projet à lui seul générerait entre 25 % et 43 % d'emplois supplémentaires durables et améliorerait considérablement le bien-être de la région, y compris des communautés minières.
Mais pour que cela soit possible, des politiques publiques sont nécessaires. Ces politiques incluraient l’ajout de l’énergie géothermique aux plans énergétiques du pays et permettraient aux Péruviens de profiter de la ressource et des avantages indirects.
Une façon d’accélérer ces politiques serait d’inclure le secteur minier péruvien comme acheteur ou producteur influent de l’énergie géothermique.
Géothermie et exploitation minière
Les applications de la géothermie dans l’industrie minière sont énormes et varient en fonction de l’exploitation et des minéraux exploités. Le diagramme de Lindal suivant décrit certaines des nombreuses applications en fonction de la température de la ressource (vapeur saturée ou eau chaude).
Figure 2 : Diagramme de Lindal – Applications minières utilisant des ressources géothermiques, Patsa 2015
Ce qui suit entrera plus en détail dans plusieurs applications de la géothermie avec des exemples incluant la lixiviation en tas, le dessalement et l'extraction du lithium.
Lixiviation en tas
La lixiviation en tas est un procédé peu coûteux utilisé dans plus de 120 mines à travers le monde pour extraire les minéraux du minerai brut. Les réactions chimiques impliquées dans le processus peuvent être accélérées en chauffant le tas. Dans de nombreuses mines, cela peut être réalisé à l'aide de chaudières à gaz/fioul où de grandes quantités de combustible sont nécessaires et doivent être constamment transportées sur de longues distances jusqu'à la mine. Il existe des exemples de mines utilisant le fluide géothermique comme source de chaleur, comme la mine Florida Canyon dans l'État du Nevada, aux États-Unis.
Figure 3 : Mine Florida Canyon exploitée par Argonaut Gold (https://www.argonautgold.com/English/assets/operations/Florida-Canyon/default.aspx)
D’autres mines y ont également pensé, comme la mine de cuivre Collahuasi au Chili. Ils ont mené une étude de faisabilité utilisant des fluides géothermiques pour améliorer la lixiviation en tas sur place. Il a été identifié qu'une ressource géothermique à température plus élevée pourrait apporter des améliorations à leur système actuel qui chauffait le raffinat à 35 degrés en utilisant du diesel. L'étude a indiqué que les niveaux de production de cuivre pourraient augmenter en moyenne de 1,2 % par degré centigrade de changement de température du raffinat. Une étude distincte a révélé que le chauffage du cyanure pourrait augmenter l'extraction de 5 à 7 % dans les mines d'or et d'argent en fonction de la température à laquelle il est chauffé (Bloomquist, 2006).
Dessalement
Non seulement l’eau douce est nécessaire pour divers processus tout au long des opérations minières, mais elle est également nécessaire pour subvenir aux besoins du grand nombre de travailleurs miniers dans des endroits éloignés qui ont souvent un accès limité à l’eau potable. De plus en plus de mines se tournent vers le dessalement pour fournir les volumes d'eau potable nécessaires, par exemple à Escondida, El Abro et Chuquicamata au Chili.
La géothermie peut être utilisée soit pour produire de l’électricité pour alimenter une usine de dessalement, soit les fluides géothermiques eux-mêmes peuvent être utilisés pour produire de l’eau potable. Ce type de solution suscite de plus en plus d’intérêt à mesure que les réserves d’eau douce sont soumises à une pression croissante partout dans le monde. Cela pourrait également se voir dans les réglementations minières dans un avenir proche, avec des pays comme le Chili essayant d'imposer aux mines consommant plus de 150 L/s d'inclure le dessalement dans leurs processus miniers. Magnuvis, une start-up néo-zélandaise de technologies propres est pionnière en matière de système modulaire qui exploite la géothermie et la chaleur résiduelle pour produire de l'électricité et dessaler l'eau à des fins commerciales ou communautaires multiples.
Extraction de lithium
L'extraction du lithium à partir des eaux géothermiques a été découverte en Cornouailles, en Allemagne, en Nouvelle-Zélande et aux États-Unis. Il y a eu récemment un développement de projets géothermiques axés sur l'extraction du lithium pour le marché des véhicules électriques (VE) dans la mer de Salton, en Californie du Sud, qui est largement reconnue comme une région géothermique mature.
Figure 4 : Diagramme d'extraction du lithium à partir de saumures géothermiques dans la région de Salton Sea en Californie (ressources thermiques contrôlées)
Des chercheurs du laboratoire national Lawrence Berkeley du département américain de l’Énergie ont publié une revue des technologies passées et actuelles d’extraction de minéraux à partir de saumure géothermique. L'examen révèle que les saumures géothermiques de la région de Salton Sea en Californie devraient devenir une source nationale majeure de lithium à l'avenir, même si des défis d'infrastructure importants doivent être optimisés.
Au-delà de l'électricité
Si le cycle de développement de la production d’énergie géothermique semble injustifiable, ou si la ressource n’est tout simplement pas assez chaude, ne l’écartez pas entièrement. La géothermie peut être exploitée pour bien plus que la simple production d’électricité. La diversité des applications dont la viabilité commerciale peut être vérifiée pourrait être plus adaptée au chauffage et au refroidissement, à l'agriculture et au chauffage des processus industriels, comme illustré ci-dessous.
Les avantages et les applications de la géothermie vont bien au-delà de la production d’électricité. Qu'ils contribuent aux résultats financiers de l'exploitation minière ou qu'ils soient mis à la disposition des communautés voisines pour générer le permis social d'exploitation tant convoité, les avantages sont flagrants.
Indépendamment du fait que la ressource produise de l'électricité ou de la chaleur, et/ou de son utilisation finale, l'investissement dans cette ressource durable peut conduire à des résultats rentables tels que des crédits d'impôt pour les énergies renouvelables ou des incitations à la durabilité spécifiques à chaque pays. Cela est vrai avant même de considérer les économies associées à la compensation des achats coûteux d’électricité, de la consommation de carburant ou des nouvelles sources de revenus potentielles provenant du chauffage ou de l’eau.
Figure 5 : Avantages de la géothermie au-delà de l’électricité
Avec autant de mines/entreprises positionnées pour capitaliser sur les ressources géothermiques, qu’est-ce qui les en empêche ? On constate souvent que sans l’avis d’experts appropriés, de nombreuses personnes soit ignorent les avantages que pourrait apporter la géothermie, soit ont du mal à la présenter comme une solution crédible avec des chiffres appropriés à l’appui. D’autres fois, les gens ont tendance à négliger la géothermie car ils l’associent à des coûts d’investissement élevés et décident donc, sans examen approprié de l’analyse de rentabilisation, qu’ils ne peuvent pas se le permettre. Alors que l’analyse du CDP indique que l’exposition déclarée aux risques liés à l’eau dans le secteur minier s’est élevée à 24,9 milliards de dollars en 2018 et que les prix de l’énergie ont atteint leurs plus hauts niveaux depuis des décennies, la vraie question devrait être : peuvent-ils se permettre de ne pas le faire ?
Applications
Un exemple de système qui pourrait être envisagé (en fonction de la ressource disponible) serait une centrale géothermique pour produire de l’électricité pour tous les besoins électriques de la mine, le fluide géothermique usé de l’usine étant utilisé dans un système en cascade pour la lixiviation en tas, le dessalement et le chauffage/refroidissement des locaux.
Figure 6 : Le complexe minier Cuajone a été développé par Southern Pern Copper Corporation (Flour.com)
La politique d’utilisation de l’eau est une question sensible et polarisante pour le Pérou. Dans le contexte du développement des ressources, telles que l’exploitation minière, l’énergie et la gestion de l’eau, l’eau est l’un des produits les plus controversés. Le secteur minier est connu pour consommer d’importantes quantités d’eau pour ses opérations en cours. Le développement géothermique initial nécessite également de l'eau, mais une fois développé, il peut constituer une source continue d'optimisation de l'eau, d'accès, de dessalement, de réutilisation et de gestion des eaux usées.
L'eau est utilisée à chaque étape du processus minier, en particulier dans les mines de roche dure, depuis l'élimination des déchets de minéraux précieux jusqu'au refroidissement des machines et à la régulation de la poussière. Selon Ban Ki-moon, le secrétaire général des Nations Unies, « l'eau et l'énergie sont inexorablement liées » dans le secteur de l'énergie. La production, la livraison et l’utilisation de l’énergie nécessitent toutes de l’eau. L’énergie, en revanche, est essentielle à l’extraction et à l’approvisionnement en eau potable ainsi qu’à la sécurité de l’eau elle-même. Lorsque l’accès à l’un ou l’autre est restreint ou compromis, les populations du monde entier – mais surtout les plus défavorisées et privées de leurs droits – subissent des risques importants.
De nombreux projets miniers importants, notamment Conga (un investissement de 5 milliards de dollars dans l'or), Ta Maria (un investissement de 1 milliard de dollars dans le cuivre) et des projets hydroélectriques comme celui d'Inambari à Puno (2 030 MWe), ont été suspendus ou retardés en raison de conflits avec les communautés locales, qui citent la demande en eau et l'impact socio-environnemental qui en résulte comme leurs principales préoccupations.
Bon nombre des ressources géothermiques les plus recherchées se trouvent dans des endroits dotés d’un potentiel minier important et de réserves d’eau rares. Les difficultés sociétales résultant du lien entre le développement/l'utilisation des ressources et la conservation de l'eau peuvent être atténuées par la demande en eau relativement faible des développements géothermiques. (Opportunités de développement géothermique de Carmonal au Pérou).
Et si les sociétés minières développaient des ressources géothermiques dans le cadre de leurs concessions et opérations existantes ? Ils pourraient donner accès à l’eau obtenue et valorisée à partir de la géothermie et utiliser cette opération tangentielle pour renforcer leur statut ESG, réduire les émissions, la consommation d’énergie et créer des emplois pour les locaux. Nous pensons que cela pourrait être la clé pour briser la résistance de la communauté et accélérer l’acceptabilité sociale d’exploitation qui fait souvent obstacle aux opérations.
De plus, les utilisations multiples des ressources géothermiques dans ce scénario amélioreraient considérablement la rentabilité du projet, les bénéfices étant visibles tout au long des opérations de la mine. Par exemple, l’avantage d’une récupération chimique plus rapide des métaux précieux grâce à une lixiviation en tas chauffé augmenterait l’efficacité opérationnelle. De plus, grâce à l'augmentation des températures, une société minière peut exploiter une plate-forme de lixiviation tout au long de l'année (en s'arrêtant généralement pendant les mois d'hiver en raison des températures glaciales). Cela aide l'opérateur à générer plus de revenus et offrira des opportunités d'emploi toute l'année aux locaux.
Il ne s'agit que d'un exemple, mais des opportunités similaires pourraient être identifiées dans des mines du monde entier, comme au Pérou, aux États-Unis et en Australie. Les processus impliqués dans les opérations d’une mine varient ; cependant, tous les processus nécessitent de l'énergie ou de la chaleur sous une forme ou une autre, de sorte qu'il y aura toujours une demande d'indépendance énergétique.
JRG Energy est une société de conseil en énergie renouvelable, en gestion de projets et en ingénierie avec une riche expérience en géothermie. Notre équipe peut aider les exploitants miniers à naviguer dans la vague de transition énergétique et à identifier les voies de l’indépendance énergétique grâce à la production d’énergie renouvelable, en particulier géothermique. Pour plus d’informations, visitez : https://www.jrgenergy.com/fr/geothermal-solutions-for-mining
Présentation de JRG ENERGY: https://www.youtube.com/watch?v=6n2CqI2atAY
Contactez-nous au info@jrgenergy.com
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