Biobased innovations in mineral processing : sustainable reagents for phosphate enrichment by flotation process

La transition du secteur de traitement des minerais, basée principalement sur l'utilisation de divers produits chimiques d'origine pétrolière, vers une industrie verte fondée sur la production de matériaux plus écologiques et la réduction de l'empreinte carbone, est devenue indispensable face aux préoccupations croissantes liées à l'impact environnemental de l'industrie minière. Les récents développements scientifiques en traitement des minerais ont permis d'exploiter les biotechnologies dans le procédé de flottation comme approche innovante et plus propre pour séparer les minéraux valorisables des gangues. Dans ce contexte, ce projet de recherche se concentre sur les avancées biotechnologiques et l'utilisation de biosurfactants et de biopolymères issus de la biomasse dans le domaine émergent du traitement durable des minerais, en particulier la flottation verte. La majorité des études sur la flottation se sont focalisées sur les paramètres chimiques et physiques, laissant encore peu exploré le rôle des réactifs naturels. Quatre biomasses résiduelles ont été sélectionnées pour leur richesse en composés verts en vue de leur utilisation comme collecteurs et déprimants naturels. Cette étude fournit une compréhension approfondie du concept de la flottation durable en évaluant les paramètres critiques de flottation, y compris l'influence des biotechnologies, les facteurs opératoires (pH, concentration de biomasse et de biosurfactants), les mécanismes plausibles, et en identifiant les lacunes à combler dans les recherches futures. Les huiles de pyrolyse composée principalement d'esters, d'acides carboxyliques, d'aromatiques et d'hydrocarbures, ont permis d'enrichir la roche phosphatée à une qualité marchande dépassant les 68,5 % BPL. La caractérisation multimodale approfondie des interactions minéral-collecteur/déprimant a révélé des modifications topographiques marquées de la morphologie de surface de la calcite, accompagnées d'un déplacement significatif du potentiel zêta et d'une hydrophobisation accrue, favorisant une attache plus efficace des particules aux bulles d'air. Par ailleurs, l'amidon phosphorylé issu de déchets agricoles et l'alginate de sodium extrait de biomasse algale ont conduit au développement de déprimants biosourcés efficaces, spécifiquement conçus pour les dépressions respectives de l'apatite et de la calcite. L'amidon phosphorylé a permis d'atteindre une teneur en phosphate de 70,64 % BPL avec un rendement de récupération de 89,41 % via une flottation inverse, tandis que l'alginate de sodium a permis d'enrichir un phosphate de faible teneur, passant de 38,50 % à 63 % BPL, grâce à une approche en double flottation directe. Ce travail adopte également une approche circulaire en valorisant les résidus de biomasse comme précurseurs pour la production de biosorbants, après extraction des biocollecteurs utilisés en flottation. La récupération et la revalorisation de ces résidus contribuent non seulement à une meilleure valorisation des déchets, mais renforcent également la durabilité des procédés de flottation, en proposant une méthode intégrée, efficace et respectueuse des ressources pour le traitement des minerais. Globalement, les résultats de cette thèse démontrent que les réactifs durables développés se distinguent comme des collecteurs/déprimants prometteurs, écologiques et hautement efficaces pour la séparation de l'apatite et de la calcite par flottation.