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HAL Id: tel-01748054 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01748054 Submitted on 29 Mar 2018 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d’enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés. Développement d’une méthodologie pour une meilleure évaluation des impacts environnementaux de l’industrie extractive Kouadio Assemien François Yao To cite this version: Kouadio Assemien François Yao. Développement d’une méthodologie pour une meilleure évalu- ation des impacts environnementaux de l’industrie extractive. Sciences de la Terre. Université Montpellier; Université Félix Houphouët-Boigny (Abidjan, Côte d’Ivoire), 2018. Français. NNT : 2018MONTG001. tel-01748054 IV THÈSE POUR OBTENIR LE GRADE DE DOCTEUR DE L’UNIVERSITÉ DE MONTPELLIER En Sciences de l’eau École doctorale : GAIA (Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau) Unités de recherche : LGEI (IMT Mines Alès) et UFR STRM (Université Félix Houphouët-Boigny, Côte d’Ivoire) Présentée par : Kouadio Assemien François YAO Le 02 Février 2018 Sous la direction de Mr Miguel LOPEZ-FERBER et Mr Théophile LASM Devant le jury composé de Mme Valérie LAFOREST, Directrice de Recherches, IMT Mines Saint-Etienne Mr Michel JEBRAK, Professeur, Université de Québec à Montréal Mr Patrick SEYLER, Directeur de Recherches IRD, Université de Montpellier Mr Yann GUNZBURGER, Maître de Conférences, Université de Lorraine Mr Jacques BOURGOIS, Professeur Émérite, IMT Mines Saint-Etienne Mr Miguel LOPEZ-FERBER, Professeur, IMT Mines Alès Mr Théophile LASM, Professeur des Universités, Université Félix Houphouët-Boigny, Abidjan Mr Blaise Koffi YAO, Maître de Conférences, Université Félix Houphouët-Boigny, Abidjan Mr David SALZE, Maître de Conférences, IMT Mines Alès Rapporteur Rapporteur Président du jury Examinateur Examinateur Directeur Co-Directeur Encadrant Invité Développement d’une méthodologie pour une meilleure évaluation des impacts environnementaux de l’industrie extractive V Remerciements Un travail de recherches ne peut être le fruit d’une seule personne. C’est pourquoi, je tiens à traduire dans ces premières lignes du manuscrit, toute ma gratitude à l’endroit des personnes qui, de près ou de loin, d’une manière ou d’une autre ont contribué à sa réalisation. Mes premiers remerciements vont à l’endroit de Mme Valérie Laforest, Directrice de Recherches à IMT Mines Saint-Etienne, Mr Michel Jebrak, Professeur à l’Université de Québec à Montréal, Mr Patrick Seyler, Directeur de Recherches IRD à l’Université de Montpellier, Mr Jacques Bourgois, Professeur Émérite à IMT Mines Saint-Etienne et Mr Yann Gunzburger, Maître de Conférences à l’Université de Lorraine pour avoir accepté de juger ce travail. J’adresse aussi un merci particulier à mes deux directeurs de thèse. Mr Miguel Lopez-Ferber, Professeur à IMT Mines Alès et à Mr Théophile Lasm, Professeur à l’Université Félix Houphouët-Boigny (Côte d’Ivoire) qui ont savamment dirigé ces travaux de recherches. Merci à vous pour m’avoir fait confiance, pour vos conseils, votre disponibilité et surtout pour votre dextérité à redresser « le bateau » lorsqu’il prend beaucoup d’eau. Je remercie également Mr David Salze, Mr Guillaume Junqua, Mr Blaise Koffi Yao et Mr Olivier Belcourt qui ont participé activement à l’encadrement de ces travaux. Merci à vous pour votre disponibilité, vos conseils, et votre patience face à mes innombrables questionnements. J’adresse un merci particulier à Mr David Salze, initiateur du projet de thèse, pour m’avoir fait confiance et pour avoir été toujours présents à mes côtés. Pour cette thèse, j’ai été très bien accueilli au Laboratoire Génie de l’Environnement Industriel (LGEI) de l’IMT Mines Alès. Je tiens à remercier tous ses membres avec qui j’ai passé de très beaux moments. Tout d’abord j’adresse un grand merci à Mme Anne Johannet, responsable de mon équipe (ESAH) et actuelle Directrice du LGEI pour la grande bienveillance qui la caractérise. Merci Anne, pour vos conseils, vos efforts pour la bonne intégration des « nouveaux arrivants » et le bon déroulement de leur séjour au Laboratoire. Aussi, merci à Cathy B., Corinne, Valérie et Andrée, pour leur disponibilité et leurs conseils pour les questions administratives. Et enfin, bien sûr, merci à vous chers camarades doctorants et stagiaires pour tous ces beaux moments passés ensemble, ces discussions chaleureuses pendant les pauses. Merci à Takoua avec qui j’ai partagé le stress et les difficultés de la thèse ; à Erwan et Pyrène avec qui j’ai commencé la thèse et tous les autres VI qui nous ont rejoint par la suite. Rémi, Adrien, Perrine, Pascale, Ibrahim, Jocelyn, Brahim, Michael, Charlotte, Suzana, Yannick, Émilie, Thibaut, Thomas et Quentin. Merci à tous ! Aussi voudrais-je traduire ma reconnaissance à tous les enseignants du Laboratoire des Sciences et Techniques de l’Eau et de l’Environnement (LSTEE) qui m’ont aidé lors de mon séjour en Côte d’Ivoire. Merci à vous, Messieurs Ahoussi Kouassi, Youan Ta Marc, Aké Gabriel, Kouamé Kan, Baka Derving, Kouman Nestor, Dongo Kouassi, De Lasme et Zahibo Oscar pour vos conseils et votre disponibilité. Je remercie aussi tous mes camarades doctorants de l’UFR STRM (Côte d’Ivoire) et plus particulièrement ceux de la Promotion SORO. Merci à Egoran Blandine, N’dri Alexis, Bohoussou Élisabeth, Atto Désiré, Aoulou Aristide, Késsé Dion, Ehounou Jean Noel, Dékoula Charles et Brou Solange sans oublier Essé Joseph qui nous a quitté tôt pour l’au- delà. Puisse son âme reposer en paix. À mes parents, Yao N’guettia et Abenan Dongo, j’exprime ma profonde reconnaissance pour leur soutien indéfectible. Merci à mon oncle Kouakou Etienne pour son soutien financier et ses encouragements continus. Merci à mon frère Albert et tous mes cousins qui ont toujours cru en moi et n’ont cessé de m’encourager. Enfin, je remercie mes amis Bly Riderge, Kra Jean Jacques, Bouatini Jean Michel, N’gatta Déborah, Oka Armel, Akokponhoué Bertrand, Paulin Théodore et Pathé Diallo pour leur soutien. VII Table des matières Remerciements ........................................................................................................................................ V Table des matières ................................................................................................................................. VII Liste des Figures ..................................................................................................................................... IX Liste des Tableaux ................................................................................................................................. XII Liste des acronymes .............................................................................................................................. XV Introduction générale ............................................................................................................................... 1 Chapitre 1 : État de l’art .......................................................................................................................... 6 1.1. Exploitation minière .............................................................................................................. 7 1.1.1. Exploration ............................................................................................................................ 8 1.1.2. Construction et développement ............................................................................................. 9 1.1.3. Exploitation et traitement .................................................................................................... 10 1.1.4. Fermeture et après-mine ...................................................................................................... 14 1.2. Évaluation d’impact environnemental dans l’industrie minière .......................................... 14 1.2.1. Étude d’impact environnemental (EIE) ............................................................................... 16 1.2.2. Analyse du Cycle de Vie (ACV) ......................................................................................... 22 Conclusion partielle ........................................................................................................................... 39 Chapitre 2 : Méthodes utilisées et Étude de cas .................................................................................... 41 2.1. Méthodologie d’Analyse du Cycle de Vie (ACV) .............................................................. 42 2.2. Méthodes d’étude de l’état initial de la zone d’étude .......................................................... 43 2.2.1. Études des caractéristiques physico-chimiques des eaux, des sols/sédiments .................... 43 2.2.2. Étude de la vulnérabilité intrinsèque des aquifères par la méthode DRASTIC .................. 47 2.3. Étude de cas : la mine d’or d’Afema ................................................................................... 51 2.3.1. Localisation de la zone d’étude ........................................................................................... 51 2.3.2. Étude de l’état initial de la zone d’Afema ........................................................................... 60 2.3.3. Application de la méthodologie d’ACV à la mine d’Afema .............................................. 66 Conclusion partielle ........................................................................................................................... 71 Chapitre 3: Résultat du développement méthodologique : Méthodologie d’Analyse et d’Évaluation des Impacts Environnementaux Miniers (MAEIMIN) .............................................................. 73 3.1. Contexte et objectif de MAEIMIN ...................................................................................... 74 3.2. Étapes de la méthode ........................................................................................................... 78 3.3. Étude de cas : Mine d’or d’Afema ...................................................................................... 90 3.3.1. Estimation et évaluation des impacts......................................................................... 91 Conclusion partielle ........................................................................................................................... 94 Chapitre 4: Résultats de l’étude de cas .................................................................................................. 95 VIII 4.1. Étude des caractéristiques physico-chimique des eaux, des sols et des sédiments de la zone minière d’Afema.................................................................................................................. 96 4.1.1. Classification hydrochimique des eaux d’Afema ................................................................ 96 4.1.2. Étude du mécanisme de minéralisation des eaux par l’Analyse en Composantes Principales (ACP) 98 4.1.3. Évaluation de l’indice de qualité des eaux (WQI) ............................................................. 119 4.1.4. Évaluation de la qualité des sols et des sédiments de la zone d’étude .............................. 121 4.1.5. Discussion ......................................................................................................................... 133 4.2. Vulnérabilité intrinsèque des aquifères de la zone d’Afema par la méthode DRASTIC .. 136 4.2.1. Cartographie de la fracturation et perméabilité induite ..................................................... 136 4.2.2. Vulnérabilité à la pollution des eaux souterraines ............................................................. 138 4.2.3. Validité de la carte de Vulnérabilité .................................................................................. 140 4.2.4. Discussion ......................................................................................................................... 143 4.3. Résultats de l’analyse et de l’évaluation des impacts environnementaux de la mine d’Afema ............................................................................................................................. 145 4.3.1. Cas des eaux souterraines .................................................................................................. 145 4.3.2. Cas des eaux de surface ..................................................................................................... 152 4.3.3. Discussion ......................................................................................................................... 158 4.3.4. Mesure de réduction .......................................................................................................... 159 4.4. Résultats de l’analyse du cycle de vie (ACV) de la mine d’Afema .................................. 161 4.4.1. Impacts globaux ................................................................................................................ 161 4.4.2. Impacts off-site et on-site selon les phases de vie de la mine ............................................ 162 4.4.3. Contribution des catégories d’impacts aux dommages sur les aires de protection ............ 163 4.4.4. Identification des principales activités responsables des impacts identifiés ..................... 169 4.4.5. Discussion ......................................................................................................................... 173 Chapitre 5 : Discussion générale et recommandations ........................................................................ 177 5.1. Comparaison de la vulnérabilité obtenue par MAEIMIN et celle calculée par DRASITC178 5.2. Comparaison des résultats de l’évaluation des impacts par MAEIMIN et ceux du rapport d’EIE ................................................................................................................................. 179 5.2.1. Rappel des résultats de l’EIE (Nexon consulting, 2013) ................................................... 179 5.3. Comparaison des résultats de l’ACV et uploads/Geographie/ 2018-yao-archivage.pdf