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Que peut-on observer sur le site du rejet ?

En 2016, d’imposantes colonnes de concrétions se formaient autour de l’émissaire sous-marin, accompagnées d’un panache blanc de particules s’élevant jusqu’à 100 m au-dessus du point de rejet. Ces structures, par leur morphologie, rappelaient des cheminées hydrothermales que l’on trouve généralement dans les grands fonds marins. Trois à quatre structures principales ont été identifiées ; le massif atteignait jusqu’à 4 mètres de hauteur et s’étendait sur une surface d’environ 170 m². A partir de 2018, ces phénomènes ont cessé. Aucune concrétion ne s’est formée et le panache de particules a disparu. Seul un fluide translucide est désormais visible à l’exutoire. Des observations réalisées en 2020 et 2021 indiquent par ailleurs que le massif de concrétions présentait des signes d’érosion.

Comment ces concrétions se sont-elles formées ?

Entre 2016 et 2018, les concrétions se formaient directement à l’exutoire, là où l’effluent industriel entre en contact avec l’eau de mer. Le contraste marqué entre la composition chimique de ces deux fluides a conduit à des processus de précipitation des particules et des concrétions dans la zone de mélange. Ces processus de précipitation rappellent ceux de l’hydrothermalisme hyperalcalin naturel des sites de Lost City (dorsale médio-atlantique nord) ou de Prony (Nouvelle-Calédonie). Dans le cas présent, le phénomène est d’origine anthropique, induit par un rejet industriel. L’effluent était alors riche en Al et en métaux (issu de l’altération des bauxites), ainsi qu’en ions hydroxydes (OH), provenant de la soude du procédé Bayer et conférant un pH d’environ 12.5. L’eau de mer, quant à elle, a un pH autour de 8 et est naturellement riche en éléments chimiques dont le Mg. Plus spécifiquement, c’est le gradient chimique de type « Mg-Al-OH » issu du mélange qui a permis la formation du massif de concrétions. Ce processus de précipitation a cessé en 2018, à la suite de la neutralisation de l’effluent, qui a entraîné une baisse du pH et une diminution significative des concentrations en Al, rendant la formation de nouvelles concrétions impossible.

De quoi sont composées les concrétions ?

Les analyses minéralogiques montrent que les concrétions sont principalement constituées d’hydrotalcite, un hydroxyde double de Mg et d’Al, de formule Mg₆Al₂(OH)₁₆[CO₃]·4H₂O. D’autres minéraux sont aussi présents en très faibles quantités, comme des carbonates de calcium (calcite et aragonite), la bayérite (Al(OH)₃) et la brucite (Mg(OH)₂). Sur le plan chimique, les concrétions contiennent majoritairement de l’Al, Mg et Ca, avec des concentrations en mg/g. On trouve aussi d’autres éléments chimiques tels que K et Si (concentrations en mg/g), ainsi que Sr et Fe (concentrations en μg/g). En plus de ces constituants principaux, de nombreux métaux traces, c’est à dire en faibles concentrations, ont pu être mesurés, notamment As, V et Ti ainsi que Cr, Cu, Mn, Mo, Ni et Zn (concentrations en μg/g) ou encore d’autres métaux comme le Cd, Co, Hg et Pb (en ng/g). L’hydrotalcite possède une structure en feuillets lui conférant une capacité à incorporer des métaux lors de sa formation, fonctionnant comme une éponge capable d’absorber des éléments mais aussi de les relarguer sous certaines conditions. Nos expérimentations montrent que l’incorporation et le relargage des métaux dans l’hydrotalcite évoluent au cours temps et dépendent notamment du rapport eau de mer/effluent et du pH du mélange. Contrairement à l’Al de l’effluent, les métaux comme Cr, Ti, As et V n’étaient que partiellement retenus dans les particules qui se formaient, et demeuraient majoritairement en solution lors du mélange entre l’effluent et l’eau de mer.

Quelles sont les caractéristiques des particules formées ?

Avant 2018, environ 2.5 g (poids sec) d’hydrotalcite étaient produits en mer par litre d’effluent déversé. En tenant compte de la teneur en eau de ces particules (plus de 80%), cela correspondait à près de 25 g (poids humide) de concrétions par litre d’effluent. Les particules se répartissaient en plusieurs (4) catégories de tailles, dont (i) les plus grosses en taille (> 63 μm ; 22% en masse des particules), présentant des vitesses de chute d’environ 499 m/j et, (ii) les particules de taille comprise entre 15 et 63 μm (53% en masse, soit la fraction majeure des particules des concrétions), avec des vitesses de chute de 15 à 88 m/j. Cette seconde fraction contenait l’essentiel des éléments chimiques piégés dans les hydrotalcites.

Que deviennent les particules issues du panache ?

En 2016, le panache blanc de particules était visible à partir de 200 m de profondeur (images ROV), soit environ 100 m au-dessus du rejet. On estime que les plus grosses particules entraînées par le panache pouvaient rapidement se déposer autour de l’exutoire dans un rayon de 2 km, tandis que la fraction majoritaire des particules, porteuse des éléments piégés, pouvait être dispersée sur un rayon de 5 à 9 km. L’hydrotalcite n’est pas stable dans l’eau de mer. Les particules entrainées par le panache vont se dissoudre dans l’eau de mer. L’Al libéré par les particules qui se sont déposées autour du massif pourrait favoriser la formation de minéraux secondaires, tels que des oxydes ou hydroxydes métalliques. Toutefois, leur quantité est si faible dans les sédiments qu’il est difficile de les identifier et de les distinguer des dépôts issus des rejets historiques de boues rouges.

Le massif de concrétions est-il toujours présent sur le site du rejet ?

Depuis la neutralisation de l’effluent et l’arrêt de la formation des concrétions en 2018, l’hydrotalcite du massif a progressivement commencé à se dissoudre. Les concentrations en Al et autres métaux relargués par la dissolution de l’hydrotalcite sont difficilement détectable en mer. Des observations menées en 2020 et 2021 ont montré une érosion progressive du massif. Cette érosion s’accompagne d’une augmentation des concentrations en Ca des concrétions et d’un durcissement de leur structure externe restante. Cela indique également une évolution du massif, en parallèle de la dissolution de l’hydrotalcite qu’il contenait. L’ensemble de ces résultats indiquent que la formation des concrétions en mer ne constitue pas un mécanisme durable pour piéger les contaminants métalliques de l’effluent dans l’hydrotalcite.