Soutenance mémoire
Méthodologie d’Analyse du Cycle de Vie (ACV)
L’Analyse du cycle de vie est une méthode normalisée qui permet d’évaluer les impacts environnementaux tout au long du cycle de vie d’un produit. Elle est caractérisée par ses deux aspects typiques : « la pensée cycle de vie » (l’approche holistique) c’est-à-dire l’étude sur le cycle de vie complet du système étudié et la prise en compte d’un champ exhaustif d’impacts à partir de la conversion des flux de matières et des émissions en indicateurs environnementaux (approche multicritère quantitative). L’ACV a donc pour but principal de quantifier les impacts environnementaux d’un produit ou d’un système tout au long de son cycle de vie. Selon les normes ISO 14040 (2006a), l’ACV est « la compilation et l’évaluation des intrants, des extrants et des impacts environnementaux potentiels d’un système de produits au cours de son cycle de vie ».
Méthodes d’étude de l’état initial de la zone d’étude
Études des caractéristiques physico-chimiques des eaux, des sols/sédiments
Détermination des hydrofaciès
Le regroupement des eaux suivant les faciès hydrochimiques est une technique permettant de réduire la difficulté du maniement de données brutes. Plusieurs méthodes permettent de classer les données hydrochimiques sur la base d’une représentation graphique. Dans cette étude, le diagramme de Piper a été utilisé afin de rendre compte de la répartition des points d’eau dans les faciès hydrochimiques. Cette technique est couramment utilisée avec de bons résultats dans le domaine de l’hydrochimie en Côte d’Ivoire par des auteurs tels que Biemi (1992), Oga (1998), Ahoussi (2008).
Analyse statistique
Cette étude est destinée à réduire le nombre de paramètres statistiques et trouver les coefficients de corrélation entre les paramètres étudiés. Pour cela, deux méthodes complémentaires d’analyse statistique multivariée ont été utilisées afin d’identifier les facteurs susceptibles d’expliquer à la fois l’origine des paramètres étudiés et leur corrélation (Sielaff et Einax, 2007 ; Ahoussi, 2008 ; Idris, 2008 ; Dahariya et al., 2016). Il s’agit de l’Analyse en Composantes Principales (ACP) et de la Classification Ascendante Hiérarchique (CAH). L’ACP a été réalisée afin de mettre en évidence les ressemblances hydrochimiques entre les différentes eaux pour en extraire des variables représentatives (Guillén et al., 2012). En effet, la technique d’ACP permet de simplifier la complexité des données en réduisant le nombre de variables et des facteurs orthogonaux, ce qui facilite la visualisation des corrélations significatives (Jolliffe, 2002; Guillén et al., 2012). La CAH permet de trouver des groupes homogènes d’échantillons en fonction de leurs compositions hydrochimiques. Pour ce faire deux étapes sont essentielles : le calcul d’indice de distance ou de dissimilarité entre les variables. Afin de donner un poids équivalent aux variables, les données sont préalablement centrées et réduites. Pour le regroupement des échantillons (ou la mesure de la distance entre les variables), la distance euclidienne a été utilisée. Quant au choix de la méthode de coupure entre les différentes classes, la méthode de Ward a été utilisée. Elle consiste à retenir comme distance entre deux groupes celle qui minimise la variance intragroupe tout en maximisant la variance intergroupe (Carré, 2017). Ces différentes classes sont représentées sur un arbre hiérarchique appelé dendrogramme. Le dendrogramme indique l’ordre dans lequel les agrégations successives ont été opérées ainsi que la valeur de l’indice de dissimilarité à chaque niveau d’agrégation. Les agrégations qui sont les plus significatives sont obtenues simplement en traçant une ligne horizontale sur le dendrogramme et en retenant les agrégations qui sont au-dessus de cette ligne. Il est généralement pertinent d’effectuer la coupure après les agrégations correspondant à des valeurs faibles d’indices de dissimilarité et avant des agrégations correspondant à des valeurs d’indices élevées. Ainsi, les variables les plus rapprochées sont plus semblables que celles qui sont éloignées les unes des autres et peuvent donc être classées dans le même groupe (Césari, 2007 ; Dahariya et al., 2016 ; Shrestha et al., 2016).
Évaluation de l’indice de qualité des eaux (Water Quality Index)
Le Water Quality Index (Indice de la qualité de l’eau) est une des techniques les plus efficaces permettant d’évaluer la qualité des eaux. Il est défini comme étant une estimation de la qualité de l’eau sur la base de l’influence de plusieurs paramètres (Ramakrishnaiah et al., 2009). Le calcul est effectué en particulier sur la convenance ou l’aptitude d’une eau (donnée) à la consommation humaine. Pour ce faire, plusieurs étapes sont nécessaires.
– le choix et la pondération des paramètres physico-chimiques impliqués dans l’évaluation de la qualité de l’eau. Un poids (wi) est affecté à un paramètre en tenant compte de son importance relative dans l’évaluation de la qualité totale d’une eau destinée à la consommation humaine.
Étude de la vulnérabilité intrinsèque des aquifères par la méthode DRASTIC
La préservation de la qualité de l’eau constitue un enjeu environnemental majeur (Ribaudo et al. 1999). En effet, l’eau est indispensable à la vie et tous les hommes doivent disposer d’un approvisionnement satisfaisant en eau (c’est-à-dire suffisant, sûr et accessible). Un meilleur accès à une eau de boisson saine peut se traduire par des bénéfices tangibles pour la santé. Par conséquent, tous les efforts doivent être consentis pour obtenir une eau de boisson aussi saine que possible (OMS, 2011). Pour cette organisation, environ 80% de toutes les maladies affectant l’homme sont liées à l’eau. La plupart de ces maladies sont contractées en consommant de l’eau de mauvaise qualité. La protection de la ressource en eau s’impose. Elle est davantage nécessaire lorsqu’une activité d’envergure comme l’exploitation minière doit s’implanter sur un site. En effet, l’extraction minière est connue comme l’une des activités anthropiques créant le plus de dommages à l’environnement en général et aux ressources en eau en particulier (Xenidis et al., 2003 ; Rapant et al., 2006 ; Li et al., 2006 ; El Amari et al., 2014). L’un des moyens de prévention et de protection contre la pollution des eaux (en particulier des eaux souterraines) est la délimitation des zones de vulnérabilité.
La notion de vulnérabilité des aquifères a été abordée par plusieurs auteurs (Zaporozec et Verba, 1994 ; Bezelgues et al., 2002 ; Schnebelen, 2002 ; Jourda, 2005). Ainsi, Zaporozec et Verba (1994) ont montré que la vulnérabilité des eaux souterraines est une notion relative, non mesurable et adimensionnelle, basée sur l’hypothèse que le milieu naturel peut fournir une protection des eaux souterraines contre les impacts anthropiques, en particulier ceux qui sont engendrés par les polluants entrant dans l’environnement souterrain. En complément de cette idée, Bezelgues et al. (2002) estiment que la vulnérabilité évalue la faiblesse de cette protection naturelle. Elle identifie la facilité avec laquelle la protection peut être dépassée par une pollution.
Description de la méthode DRASTIC
La méthode DRASTIC a été développée par l’Agence Américaine de Protection de l’Environnement (Aller et al., 1987). DRASTIC est une méthode empirique de cotation numérique qui utilise sept paramètres pour évaluer la vulnérabilité verticale intrinsèque de l’aquifère. Pour chaque paramètre, une cote allant de 1 à 10 est attribuée par classe, préalablement définie, en fonction de la particularité de la zone étudiée et des données disponibles. Les sept paramètres dont les initiales donnent l’acronyme DRASTIC sont :
– D : « Depth to groundwater » qui désigne la profondeur de la nappe ;
– R : « Recharge » pour la recharge efficace de la nappe ;
– A : « Aquifer media » pour le type d’aquifère ;
– S : « Soil media » pour la nature du sol ;
– T : « Topographie » pour la topographie ou la pente ;
– I : « Impact of the vadose zone » pour l’impact de la zone non saturée ;
– C : « Conductivity » pour la conductivité hydraulique.
Chaque paramètre est pondéré par un facteur multiplicateur variant de 1 à 5 selon son importance. Un paramètre prépondérant est affecté d’un poids équivalent de « 5 » alors qu’un paramètre ayant moins d’influence sur le devenir d’un contaminant se voit assigner un poids de « 1 ». Les propriétés de chaque paramètre et le poids qui lui est attribué sont représentés dans le Tableau 2-3. Après avoir défini les différentes classes pour chacun des paramètres susmentionnés, il devient alors possible de calculer l’indice de la vulnérabilité DRASTIC (ID).
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre 1 : État de l’art
1.1. Exploitation minière
1.1.1. Exploration
1.1.2. Construction et développement
1.1.3. Exploitation et traitement
1.1.4. Fermeture et après-mine
1.2. Évaluation d’impact environnemental dans l’industrie minière
1.2.1. Étude d’impact environnemental (EIE)
1.2.2. Analyse du Cycle de Vie (ACV)
Conclusion partielle
Chapitre 2 : Méthodes utilisées et Étude de cas
2.1. Méthodologie d’Analyse du Cycle de Vie (ACV)
2.2. Méthodes d’étude de l’état initial de la zone d’étude
2.2.1. Études des caractéristiques physico-chimiques des eaux, des sols/sédiments
2.2.2. Étude de la vulnérabilité intrinsèque des aquifères par la méthode DRASTIC
2.3. Étude de cas : la mine d’or d’Afema
2.3.1. Localisation de la zone d’étude
2.3.2. Étude de l’état initial de la zone d’Afema
2.3.3. Application de la méthodologie d’ACV à la mine d’Afema
Conclusion partielle
Chapitre 3: Résultat du développement méthodologique : Méthodologie d’Analyse et d’Évaluation des Impacts Environnementaux Miniers (MAEIMIN)
3.1. Contexte et objectif de MAEIMIN
3.2. Étapes de la méthode
3.3. Étude de cas : Mine d’or d’Afema
3.3.1. Estimation et évaluation des impacts
Conclusion partielle
Chapitre 4: Résultats de l’étude de cas
4.1. Étude des caractéristiques physico-chimique des eaux, des sols et des sédiments de la zone minière d’Afema
4.1.1. Classification hydrochimique des eaux d’Afema
4.1.2. Étude du mécanisme de minéralisation des eaux par l’Analyse en Composantes Principales (ACP)
4.1.3. Évaluation de l’indice de qualité des eaux (WQI)
4.1.4. Évaluation de la qualité des sols et des sédiments de la zone d’étude
4.1.5. Discussion
4.2. Vulnérabilité intrinsèque des aquifères de la zone d’Afema par la méthode DRASTIC
4.2.1. Cartographie de la fracturation et perméabilité induite
4.2.2. Vulnérabilité à la pollution des eaux souterraines
4.2.3. Validité de la carte de Vulnérabilité
4.2.4. Discussion
4.3. Résultats de l’analyse et de l’évaluation des impacts environnementaux de la mine d’Afema
4.3.1. Cas des eaux souterraines
4.3.2. Cas des eaux de surface
4.3.3. Discussion
4.3.4. Mesure de réduction
4.4. Résultats de l’analyse du cycle de vie (ACV) de la mine d’Afema
4.4.1. Impacts globaux
4.4.2. Impacts off-site et on-site selon les phases de vie de la mine
4.4.3. Contribution des catégories d’impacts aux dommages sur les aires de protection
4.4.4. Identification des principales activités responsables des impacts identifiés
4.4.5. Discussion
Conclusion générale
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