Grand potentiel de surveillance automatisée des eaux souterraines en Australie et ailleurs

Heathgate Resources teste un premier système automatisé de surveillance et de rapport des eaux souterraines au monde qui permettra d’économiser du temps et de l’argent, tout en ouvrant la voie à une nouvelle norme en matière de meilleures pratiques environnementales pour l’exploitation minière in situ.

Une gestion efficace des eaux souterraines est vitale pour aider à la récupération in situ (RSI), permettant aux sites miniers de fonctionner de manière sûre et efficace, de respecter les réglementations gouvernementales et de fonctionner d’une manière écologiquement rationnelle. C’est pour protéger l’environnement et les communautés locales.

Cependant, la méthode actuelle des meilleures pratiques pour les opérations ISR repose sur une méthode manuelle «pompe et test» qui présente des défis importants. Ceux-ci incluent des coûts d’installation et de main-d’œuvre élevés, des exigences de maintenance élevées et des délais de traitement longs qui retardent les actions correctives et peuvent mettre l’environnement en danger.

«À ce jour, il n’existe pas de système intégré de surveillance automatisée des eaux souterraines pour les opérations ISR», déclare Daniella Caruso, chef de projet de l’essai industriel du CSIRO.

Développé par CSIRO, SENSEI est le premier système automatisé de surveillance et de rapport en temps réel au monde qui fonctionne dans des conditions éloignées et extrêmes, y compris des conditions de pH bas (acide) et des pressions d’eau souterraine d’au moins 20 bar (soit à des profondeurs d’environ 200 m en dessous niveau du sol).

La solution de capteur, matériel et logiciel de bout en bout comprend des capteurs électrochimiques à semi-conducteurs robustes pour mesurer de multiples propriétés chimiques dans des applications aqueuses intégrées.

Les petits capteurs propriétaires de la taille d’un bouton comprennent une nouvelle électrode de référence et mesurent le potentiel d’oxydoréduction et le pH. Des capteurs de conductivité, de pression, de profondeur et de température tiers ont également été intégrés au produit.

Les systèmes sont actuellement câblés pour le transfert de données et de puissance entre la passerelle de communication de surface locale et le pack de capteurs. Les données de la passerelle peuvent être transmises à un serveur en ligne à l’aide d’options sans fil.

Les mesures peuvent être prises et transmises aussi souvent que toutes les quelques secondes, et envoyées à un serveur de données en ligne. Ces données peuvent être consultées en toute sécurité et en direct de n’importe où dans le monde via un tableau de bord qui facilite l’interprétation et la prise de décisions rapides.

SENSEI propose une solution à énergie solaire pour les applications hors réseau et peut être intégrée à des systèmes ou appareils tiers existants.

«Nous pouvons personnaliser le logiciel et le matériel, en ajoutant ou en supprimant des fonctionnalités afin qu’elles correspondent aux objectifs et aux besoins de nos clients», déclare Caruso.

En partenariat avec Heathgate Resources, Boss Resources et National Energy Resources Australia (NERA), le CSIRO teste 10 packs de capteurs SENSEI dans la mine d’uranium de Heathgate à Four Mile West, située dans l’extrême nord de l’Australie du Sud.

«L’objectif est de tester les capteurs dans des conditions contrôlées parallèlement aux techniques de surveillance manuelle actuelles», explique Kathryn Levingstone, surintendante de la réglementation et de la conformité HSSE de Heathgate Resources. «Et avec le soutien du gouvernement – sous réserve que tout se passe bien – faites-le reconnaître comme une technologie approuvée ou conforme aux meilleures pratiques.»

Si la première phase d’essai réussit, 16 packs de capteurs supplémentaires seront déployés en avril 2019.

«Ce sera un essai de 12 mois qui nous donnera une très bonne indication du fonctionnement des capteurs», déclare Caruso. «Nous recevons déjà des mesures des puits, ce qui nous a donné confiance que nous mesurons et collectons des données, ce qui est passionnant.»

Étant donné que le personnel n’a plus besoin de prélever, de transporter et d’analyser manuellement des échantillons ou de saisir et de déclarer des données, SENSEI réduira les coûts opérationnels et aidera les sociétés minières australiennes à être plus compétitives à l’échelle mondiale.

«Le marché de l’uranium est dans un endroit assez serré», dit Levingstone. «Certains de nos homologues étrangers peuvent produire de l’uranium via des méthodes ISR à un prix beaucoup plus compétitif, en raison de coûts inférieurs et de normes réglementaires moins rigoureuses.»

Le CSIRO affirme que les capteurs SENSEI sont plus faciles et moins coûteux à entretenir que leurs homologues actuels. «Avec une électrode de pH standard du commerce, vous devez calibrer et effectuer un entretien général – comme le nettoyage et l’appoint avec une solution – sur une base quotidienne», explique Caruso. «Alors que notre électrode de pH à semi-conducteurs fonctionne bien pendant des mois sans entretien quotidien une fois calibrée.»

Les capteurs sont plus stables et ont une durée de vie nettement plus longue que les autres capteurs dans des environnements difficiles, grâce aux électrodes à semi-conducteurs uniques, aux matériaux de construction et au boîtier et à l’électronique spécialisés conçus en Australie.

Selon les co-inventeurs de SENSEI, les scientifiques du CSIRO Miao Chen et Mikko Vepsalainen, une électrode de pH traditionnelle n’est pas conçue pour être noyée dans des puits à des profondeurs de 100 à 200 m. Mais l’électrode de référence stable de SENSEI permet à ses capteurs de fonctionner pendant de longues périodes avec peu de dérive du signal. Les boîtiers sont également très résistants aux acides et peuvent résister aux pressions à ces profondeurs de puits.

Les résultats en temps réel de SENSEI améliorent la sécurité pour l’environnement et les communautés locales. Les sociétés minières obtiennent des résultats sur place – au lieu d’attendre jusqu’à deux mois en utilisant des systèmes manuels – afin de pouvoir réagir immédiatement aux changements des conditions de l’eau. Cela contribuera également à améliorer la confiance globale dans la surveillance des eaux souterraines.

«En obtenant des résultats en temps réel, vous pouvez vous assurer que vous n’avez pas d’impact négatif ou que tout impact est contenu immédiatement», déclare Tim Duff, chef de projet NERA.

On espère que l’accès en ligne aux données en temps réel augmentera la confiance entre l’industrie et les organismes de réglementation gouvernementaux.

«Nous aimerions accroître la transparence avec les agences gouvernementales grâce à l’utilisation de cette technologie. Le portail de surveillance en direct basé sur le Web permet d’examiner les données à tout endroit et à tout moment », explique Levingstone.

«SENSEI est un excellent exemple de la technologie développée en Australie, de la fabrication locale et de l’emploi local qui se combinent pour résoudre un défi national», déclare Kathie McGregor, responsable du portefeuille SENSEI du CSIRO.

Grâce à ON Accelerate, un programme national d’accélérateur de technologie et d’innovation propulsé par CSIRO, l’équipe derrière SENSEI a reçu un financement pour fabriquer un produit viable. L’équipe a chargé une entreprise australienne de fabrication d’électronique de fabriquer un prototype et a contacté Heathgate pour voir si cela présentait un intérêt.

L’équipe de CSIRO a adapté SENSEI aux besoins spécifiques de Heathgate, y compris l’ajout de capteurs de pression et de profondeur d’eau et de passerelles à énergie solaire.

Heathgate a demandé avec succès à NERA le financement de l’essai et a fait participer Boss Resources dans le cadre de l’accord de financement. Duff explique que NERA était heureux de soutenir l’essai, le voyant comme une opportunité pour une collaboration accrue dans la recherche industrielle avec un potentiel de commercialisation de la technologie australienne. «La surveillance réglementaire des eaux souterraines pour les opérations de récupération est une activité coûteuse et gourmande en ressources», dit-il.

«Nous espérons montrer que cette solution australienne innovante peut être intégrée avec succès et à moindre coût dans les environnements opérationnels pour réduire les coûts de surveillance et améliorer la rapidité et les résultats environnementaux.»

McGregor explique que le CSIRO explore les opportunités de partenariat avec d’autres sociétés minières et METS pour mener plus d’essais commerciaux sur le terrain de SENSEI dans une variété d’applications.

Comme il nécessite peu d’entretien et est stable dans les environnements acides, SENSEI est idéal pour la surveillance des zones à pH bas et où les capteurs de courant ne sont pas efficaces, tels que les anciens sites de drainage minier acide et les sites miniers éloignés ou abandonnés. Il pourrait également être utilisé pour surveiller les résidus miniers, la toxicité environnementale, la qualité de l’eau dans les usines de traitement des déchets ou les procédés de lixiviation des minéraux. Il peut même avoir des applications dans les industries pharmaceutique, alimentaire et des boissons.

SENSEI offre également une excellente occasion de promouvoir la technologie australienne à l’étranger. «Une application directe dans les opérations minières internationales in situ est l’exportation vers les marchés américains et kazakhs, pour améliorer les résultats environnementaux mondiaux dans ces domaines», déclare Duff.

Mais jusqu’à la fin de l’essai en 2019, l’accent reste mis sur l’industrie minière australienne.

«Presque toutes les mines ont un impact sur les eaux souterraines et doivent les surveiller et les gérer», déclare Levingstone. «Sans aucune technologie actuellement disponible sur le marché pour ce faire, les opportunités potentielles au sein de l’industrie minière sont énormes.»

La photo montre l’équipe SENSEI du CSIRO à Heathgate Resources où des capteurs ont été déployés pour un essai de 12 mois