Soutenance de thèse de Camille FOURRIER

Les résidus de bauxite, plus communément appelés boues rouges, sont des sous-produits générés lors de l’extraction de l’alumine à partir du minerai de bauxite via le procédé Bayer. En France, ces résidus ont été et sont toujours produits en grande quantités depuis la fin du XIXème siècle. En raison de l’utilisation de soude, ces résidus présentent des caractéristiques physico-chimiques extrêmes, à savoir de fortes valeurs de pH, de salinité et de sodicité. Leur texture très fine, composée principalement d’oxy-hydroxydes de fer et d’aluminium, leur structure argileuse et leur pauvreté en éléments nutritifs (C, N, P, K, Mg etc.) en font un substrat hostile à l’implantation de la vie. De plus, la présence en concentrations parfois fortes de certains éléments traces métalliques et métalloïdes est une source d’inquiétude quant à leurs potentiels effets néfastes sur l’environnement et la santé humaine. L’objectif principal de ces travaux a été de caractériser certains résidus de bauxite provençaux ainsi que leurs effets sur les communautés végétales et microbiennes édaphiques. Les résultats issus d’approches écosystémiques et d’expériences de laboratoire en conditions contrôlées ont permis d’établir que la conductivité électrique, et donc la teneur en sodium, étaient les principaux facteurs responsables de la toxicité des résidus de bauxite sur la structure et les fonctions des communautés microbiennes, mais aussi sur la capacité de ces résidus à être colonisé par des végétaux. De plus, il a été montré que certains résidus étaient plus toxiques que d’autres, en fonction du procédé industriel mis en œuvre, de la provenance du minerai, mais aussi du mode de gestion des résidus. Lors de l’approche écosystémique, une biodiversité particulière a pu être observée sur un crassier colonisé par de la végétation, tant à du point de vue des plantes que des microorganismes. Ainsi, des espèces halo/alcalophiles, généralement inféodées à des milieux salées et/ou alcalins, notamment littoraux, ont pu être inventoriées. Ces espèces n’étaient pas observables dans les environnements situés à proximité immédiate du crassier étudié, et souligne le caractère atypique des écosystèmes se développant sur ce type de substrat. Fort de ces observations, et dans le but d’optimiser la formation de technosols à partir de ces résidus miniers, leur modification à l’aide de gypse a été choisie pour réduire les valeurs de pH, de salinité et de sodicité. En complément, des intrants organiques issus de l’économie circulaire locale ont été utilisés pour constituer un apport en nutriments. Cette démarche a permis d’obtenir des résultats encourageants pour la remédiation des résidus et initier leur transformation en sols fonctionnels. Toutefois, certains intrants se sont avérés plus efficaces que d’autres pour permettre la mise en place de biocénoses. Certaines espèces utilisées lors de cette expérience, issues de la banque de graine provenant de sols de crassiers, se sont également bien développées dans certaines modalités, et pourraient être valorisées lors de la mise en place de méthodes de gestion de ces crassiers à plus grande échelle.

Bauxite residues, commonly named red muds, are the by-product of alumina extraction from bauxite via the Bayer process. In France, these residues were and are still produced in large quantities since the end of the XIXth century. Because of the use of soda, bauxite residues are characterized by high pH, salinity and sodicity. Their fine texture, mostly composed of iron and aluminium oxi-hydroxides, their clay-like structure and the lack of nutrients (C, N, P, K, Mg, etc.) make it a hostile substrate to the implantation of life. Moreover, the presence in sometimes high concentrations of trace metals and metalloids raise concerns about their potential impacts on the environment and human health. The principal aim of this work was to characterize some of the bauxite residues from Provence and their effects on plants and soil microbial communities. Results from field studies and laboratory experiments under controlled conditions showed that electrical conductivity, and so the sodium content, were the major factors responsible of the toxicity of the bauxite residues on the structure and functions of microbial communities, and also on plant colonization capabilities. Moreover, it was shown that some residues were more toxic than others, depending on the industrial process used, the source of the ore, and the management methods applied to the residues. During the field approach, a particular biodiversity was observed on a vegetated slag-heap, both from the point of view of plants and microorganisms. Thus, halo/alkalophile species, generally present in salty/sodic environments such as coastlines were found. These species were not observed in the nearby environments, underlining the atypical character of the ecosystems developing on such substrates. With these results, and in order to optimize technosol formation from these tailings, their modification with gypsum was chosen to reduce pH, salinity and sodicity values. In addition, organic amendments from the local circular economy were used as a nutrient supply. This approach gave encouraging results for the remediation of bauxite residues and initiate their transformation in functional soils. However, some organic amendments were more effective than others to enable the establishment of biocenosis. Also, some species used during this experiment, which originated from the seed bank from the soil of a vegetated slag-heap, were able to grow well in some modalities, and could be valorised in future management methods on a larger scale.