Memoire Online - Synthèse sur les ressources minérales et le développement en Afrique

Quand il est pur et massif, le platine ne pose a priori aucun problème de santé environnementale. Il est utilisé en bijouterie, dans les équipements de laboratoire, en médecine dentaire et pour la réalisation de fausses dents en alliage or-platine, pour certains contacts électriques et surtout dans les pots catalytiques des véhicules.

Mais depuis qu'il est abondamment utilisé comme catalyseur, on commence à le trouver dans tous les compartiments de l'environnement et notamment dans l'air urbain^32(*). La pluie lessive l'air, et les eaux de ruissellement l'apportent aux stations d'épuration urbaine, où il s'ajoute à celui qui provient des urines (dont celles de patients traités contre le cancer), des excréments et de certains rejets industriels. Dès le milieu des années 1990, on le retrouvait dans des boues d'épuration, avec des variations importantes liées à la météo (il y en a moins quand le temps est sec, et plus quand il est pluvieux). Localement, l'industrie est une source qui, pour ce qui concerne la contamination des eaux usées, dépasse les apports automobiles. Comparées à ceux des analyses de boues d'épuration de 15 stations d'épuration de petites villes rurales allemandes, les taux de platine des boues d'épuration munichoises étaient nettement plus élevés^33(*).

Le taux de platine augmente jusque dans l' urine humaine et tous ses composés sont hautement toxiques.

Sous leurs formes biodisponibles, les platinoïdes se sont montrés bio-assimilables chez les plantes et animaux expérimentalement exposés. Ceci a été démontré chez diverses plantes terrestres ou aquatiques, pour des composés solubles et pour des particules liées au platine, au palladium et au rhodium^34(*).

Le platine des pots catalytiques, rare et coûteux tend à être remplacé par le palladium (ou associé à ce dernier). Dans les mêmes conditions, le palladium semble aussi bio-assimilable que le platine, voire plus que ce dernier.

· Le palladium et le platine ont été dosés chez 22 espèces d'algues du littoral californien, avec une technique analytique nouvelle, très sensible; les teneurs dans ces algues variaient de 0,09 à 0,61 ng/g pour le palladium et 0,25 à 1,75 ng/g pour le platine (en matière sèche)^35(*).

· Le ratio moyen de Pt/Pd trouvé dans ces algues était de 3,5 alors qu'il était de 4,5 dans la mer. On suppose donc que ces algues accumulent le palladium et le platine de l'eau de mer, sans discrimination, en raison de la similitude chimique de ces métaux.

Chez les animaux (espèces aquatiques principalement) expérimentalement exposés à des sels solubles ou à des substances catalytiques, la bioconcentration est également démontrée.

· Par exemple, le platine sous forme de H₂PtCl₆ provoque chez le poisson Danio rerio une lyse et nécrose des cellules de la muqueuse intestinale, des changements dans la sous-muqueuse, et la fusion des villosités entre elles ¹⁷. Cet effet était d'autant plus marqué que la concentration ou le temps d'exposition était élevé. Lors d'une exposition de 15 jours à une concentration sublétale de 16 ug/L, suivie d'un période de non-exposition de 64 jours, ces lésions étaient toutefois réversibles.

· Les animaux filtreurs y sont notamment vulnérables : à titre d'exemple et de comparaison avec d'autres "métaux lourds", pour la moule zébrée ( Dreissena polymorpha) vivant en eau douce, la biodisponibilité des platinoïdes issus de poussières routières se situe entre celle du cadmium et du plomb ¹⁵, avec, peut-on supposer, des effets synergiques.

Des vers parasites des poissons ont également montré une capacité à bioaccumuler les platinoïdes (ils pourraient donc être utile à la biosurveillance fine de milieux aquatiques.

La bioassimilabilité et bioconcentration sont également observées quand ce sont des sédiments de rivières urbaines, de la poussière routière ou de tunnel qui sont utilisés comme sources de platinoïdes pour l'expérience.

Parmi les platinoïdes, le platine semble moins bio-assimilable que le palladium, pour la faune comme pour la flore. Cependant, sous forme de micro ou nanoparticules, le platine devient très actif, même à très faible dose.

Les composés du platine biodisponibles étaient très rares dans la nature. Mais ils sont maintenant produits en grandes quantités par l'industrie et largement répandus dans l' environnement, notamment via l' incinération, l'épandage de boues d'épurationet lors du vieillissement des pots catalytiques.

Par exemple, des analyses de 166 échantillons d'air et des urines de 178 personnes (non exposées par leur profession) ont été faites à Munich de 1993 à 1996. Elles ont montré une très forte augmentation (triplement) des teneurs de l'air en 3 ans (passant de 7,3 #177; 6,5 pg/m³ en 1993-1994 à 21,5 #177; 13,8 pg/m³ pour 1995-1996), avec jusqu'à 62 pg/m³. Le taux moyen de platine urinaire pour les 178 personnes était de 6,5 ng/g de créatinine. La distribution anormale de ce platine dans la population (96 % des personnes testés avaient moins de 20 ng/g de créatinine (SD = 6,4; MEDIAN 4,3 =; MAX = 45 ng/g de créatinine) alors que quelques personnes en présentaient 3 à 4 fois plus. L'étude a montré que ces derniers étaient en fait contaminés par des alliages dentaires or-platine qu'ils portaient^36(*).

· On en trouve une quantité croissante dans les poussières des zones où la circulation automobile est importante. Par exemple à Mexico où les véhicules n'ont commencé à être équipés de pots catalytiques qu'en 1991.

· Il en allait de même à Boston aux USA, les taux de platinoïdes sont en forte augmentation parmi les particules PM10 inhalées par la population.

Bien qu'ils ne soient obligatoires en Europe que depuis 1993 l'identité et les proportions respectives de platinoïdes (Pt / Pd / Rh) correspondent à celles des pots d'échappement catalytiques, ce qui laisse supposer qu'ils sont bien à l'origine des valeurs de plus en plus élevées (même en Italie où l'État a autorisé les pots non-catalytiques jusqu'en janvier 2002)^37(*).

· Les tunnels sont des zones où l'air est - plus qu'ailleurs- « enrichi » en particules de platinoïdes de petite et très petite taille (PM10 and PM2.5), ce qui laisse penser qu'elles peuvent pour partie passer dans le sang via les poumons. Dans un tunnel étudié en Autriche, les taux variaient selon le point de prélèvement (distance par rapport à l'entrée), le taux de renouvellement de l'air par la ventilation, et le nombre de véhicules empruntant le tunnel. Les taux variaient de 38 #177; 5,9 à 146 #177; 13 ng émis en moyenne par véhicule et kilomètre, alors que les facteurs d'émission de palladium variaient de 13 #177; 2,1 à 42 #177; 4,1 ng.veh^-1.km^-1. La plus grande partie du Pt et Pd étaient présent forme d'aérosol dont la taille particulaire dépassait le PM10, mais 12 % et 22 % respectivement de ces platinoïdes était émis sous forme de particules assez fines (PM2)pour être inhalées et passer dans le système sanguin et d'autres organes.

· Les platinoïdes ont également augmenté dans les sédiments de rivières ou de lacs. Par exemple, dans un lac proche de Boston.

· L'analyse de 3 platinoïdes (Pt, Pd, Rh) dans les couches de sédiment montre une nette augmentation depuis l'apparition des pots catalytiques (teneurs 6 à 16 fois plus importantes en 1992-2002 qu'avant l'introduction des catalyseurs). Les rapports de proportion entre ces éléments signent leur origine automobile (c'est la même que celle de ces produits dans les pots catalytique des environ 500 millions de véhicules équipés de pots catalytiques circulant dans le monde vers 2004. Les teneurs en iridium et le ruthénium (Ru) ont aussi augmenté après l'introduction des catalyseurs.

· Le platine, le palladium et le rhodium ont été dosés dans des échantillons de neige fraîche prélevés à 14 endroits de la vallée d'Aspe (Pyrénées, France) durant deux hivers, (février 2003 et mars 2004). Les limites de détection étaient de 0,05, 0,45, et 0,075 pg/g respectivement pour le Pt, Pd et Rh.

La neige fraîche contenait de 0,20 à 2,51 pg/g pour le Pt, de 1,45 à 14,04 pg/g pour le palladium et de 0,24 à 0,66 pg/g pour Rh. les teneurs les plus élevées étaient dans la plupart des cas trouvées près des axes routiers, sans lien direct ou évident avec le trafic routier. Durant l'étude la direction et l'origine des masses d'air atteignant la vallée ont été enregistrées, de manière à fournir des indices sur l'origine de ces platinoïdes^.

Les teneurs étaient plus élevées en 2004 qu'en 2003. Les auteurs estiment que les platinoïdes trouvés dans la neige des pyrénées en 2004 provenait du parc des véhicules européens, et de certaines activités minières russes.

· Alors que la contamination par l'osmium (Os) était autrefois associée aux tanneries, les changements récents de composition isotopique de l'osmium (également présent dans les pots catalytiques neufs, comme impureté) montrent une autre source anthropique pour cet élément. L'hypothèse que les catalyseurs automobiles sont une source d'iridium et d'osmium est encore renforcée par le fait que ces éléments sont les plus concentrés dans la poussière de tunnels routiers.

Bien que leur potentiel toxicologique et écotoxicologique soit encore mal connu, et qu'on n'ait pas encore détecté d'effets écologiques majeurs ou aigus attribuables avec certitude à ces platinoïdes anthropiques, des effets chroniques sur la biosphère sont suspectés, notamment car:

· leur augmentation semble déjà concerner tous les compartiments de l'environnement, et au moins tout l'hémisphère-nord;

· leur disponibilité biologique est bien plus importante qu'on ne le pensait il y a quelques décennies ;

· leur bioaccumulation est avérée pour de nombreuses espèces et plausible pour les autres.

La question d'éventuels effets sanitaires - via l'alimentation ou via l'inhalation de particules - se pose donc.

De plus, les émissions (industrielles ou des pots catalytiques) changent dans leur composition. On a noté un pic en 1993, puis une moindre augmentation des taux de Pt-Pd-Rh, ce qui suggère que les premiers pots catalytiques perdaient plus rapidement qu'aujourd'hui une partie de leurs catalyseurs, soit parce que la technologie ne permettait pas une bonne adhésion des catalyseurs à la matrice du pot, soit parce que les conducteurs utilisaient des carburants inappropriés, ou pour ces deux raisons à la fois.

Dans le monde financier, le terme platine fait référence au téléphone utilisé dans une salle de trading ou d'arbitrage par les opérateurs de marchés financiers (traders). Il permet de communiquer avec un grand nombre de contre-parties (60) sur des systèmes combinant haut-parleurs et micros ainsi que sur deux à six combinés. Cette industrie traverse une révolution technologique passant de systèmes digitaux à des systèmes de type IP (Internet Protocol). De nouveaux leaders émergent, tels IP Trade, qui font concurrence aux acteurs en place : Etrali, IPC et BT.

2.2.2. Le charbon38(*)

Les sites miniers sont toutefois très affectés dans les deux cas : dévastation des forêts bouleversement de la biodiversité lors de l'implantation, pollution des sols par les eaux drainage notamment, dont la teneur en métaux lourds peut atteindre des niveaux dépassant seuils de toxicité. Cette pollution continue après l'arrêt de l'exploitation de la mine, et certains impacts sont irréversibles (diminution et pollution de la nappe phréatique).

De plus, les risques d'effondrement dans le cas des mines souterraines menacent également constructions en surface : des habitations ont été fissurées, voire englouties.

Lors de l'extraction, il se dégage plusieurs gaz : du souffre et de l'oxyde de souffre, responsables des pluies acides, du méthane et du dioxyde de carbone ; et de la poussière.

Dans quelques cas, on récupère le gaz naturel minier (le grisou) dégazant naturellement des veines d'exploitations souterraines abandonnées.

Le grisou représente aujourd'hui un risque maîtrisé pour les mineurs, mais il a été responsable d'un grand nombre d'accidents. Un autre risque pour les mineurs, dénoncé par l'OMS (Organisation Mondiale de la Santé), est la silicose des poumons : de très fines particules de silice cristalline libres sont ingérées et occasionnent des troubles de la respiration plus ou moins graves suivant la quantité (fibrose pulmonaire, emphysème, tuberculose). Ils sont également exposés, dans le cas d'exploitations souterraines, à l'irradiation au radon provenant des roches, à l'asphyxie par manque d'oxygène et à l'intoxication par les différents gaz et le brouillard d'huile provenant des appareillages.

Le coke, utilisé dans la sidérurgie est du charbon concentré, d'où ont été extraites les matières volatiles. Ce procédé est une source de nombreux facteurs de pollution atmosphérique et de contamination des eaux, voire de la nappe phréatique. Celle-ci subit généralement une diminution notable, les cokeries nécessitant un apport d'eau de 200 à 500 m3 par heure.

En effet, une cokerie actuelle reçoit 6 à 10 mille tonnes de charbon par jour pour produire 4500 à 7500 tonnes de coke en émettant 80 à 150 mille m3 de gaz par heure et rejetant entre 80 et 150 m3 d'eaux résiduaires par heure.

Suite aux exigences environnementales appliquées aux industries, de nombreuses mesures préventives ont été prises pour réduire les pollutions. Notamment, le traitement des gaz de pyrolyse par refroidissement et avec des solvants permet de récupérer des goudrons, des essences et du méthane, envoyé dans le réseau de gaz après l'avoir épuré en relâchant de l'hydrogène sulfuré et de l'ammoniac.

Produits toxiques émis	Réduction
Poussières	50,00%
Anhydride sulfureux (SO₂)	20 à 40%
Sulfure d'hydrogène (H₂S) - uniquement en voie humide
Oxydes de l'azote (NO_X)	20 à 40%
Monoxyde de carbone (CO)	30 à 35%
Benzène, Toluène, Xylène (BTX)	>95%
Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP)	90,00%
Benzo(a)Pyrène (BaP)	90,00%

Les mesures préventives mises en place, permettant de réduire mais pas de supprimer les pollutions, ont un coût : 30% à 40% de l'investissement.

* ³² F. Alt, A. Bambauer, K. Hoppstock, B. Mergler and G. Tölg ; Platinum traces in airborne particulate matter. Determination of whole content, particle size distribution and soluble platinum ; Fresenius' Journal of Analytical Chemistry ; Volume 346, p6-9, 693-696

* ³³ Dagmar Laschka, Markus Nachtwey ; Platinum in municipal sewage treatment plants ; Chemosphere, Volume 34, Issue 8, April 1997, Pages 1803-1812

* ³⁴ Sonja Zimmermann & Bernd Sures ; 2004 ; Significance of platinum group metals emitted from automobile exhaust gas converters for the biosphere Sonja Zimmermann and Bernd Sures ([Sonja Zimmermann and Bernd Sures Résumé]) ; Environmental Science and Pollution Research Volume 11, Number 3, 194-199

* ³⁵ Jae Sam Yang, Determination of palladium and platinum in seaweed ; Journal of Oceanography ; Volume 45, Number 6, Journal of Oceanography, 1989, Volume 45, Number 6, Pages 369-374

* ³⁶ Rudi Schierl ;Environmental monitoring of platinum in air and urine ; Microchemical Journal, Volume 67, Issues 1-3, December 2000, Pages 245-248

* ³⁷ Andreas Limbeck, Christoph Puls, and Markus Handler ; [Platinum and Palladium Emissions from On-Road Vehicles in the Kaisermühlen Tunnel (Vienna, Austria)] ; Environmental Science & Technology ; 2007 41 (14), 4938-4945

Synthèse sur les ressources minérales et le développement en Afrique

Ø Impacts écologiques et toxicologiques

2.2.2. Le charbon38(*)