13 novembre 2019

Des virus et des peptides pour des traitements plus écoresponsables des minerais

Des chercheurs de l’Université Laval vont combiner virus et acides aminés pour mettre au point des procédés miniers plus écoresponsables

Des chercheurs de l’Université Laval et du centre d’expertise et d’innovation COREM ont entrepris de combiner virus bactériens et acides aminés pour mettre au point des produits plus écoresponsables en remplacement des substances chimiques utilisées par l’industrie minière lors du traitement des minerais. Le projet de recherche rendu public aujourd’hui sera d’une durée de trois ans et bénéficiera d’un financement d’un million de dollars provenant de différents partenaires gouvernementaux et privés.

Les compagnies minières utilisent couramment un procédé appelé «flottation» pour séparer le minerai des autres minéraux indésirables récoltés lors de l’extraction. «La première étape consiste à broyer la roche extraite en très fines particules, explique le professeur Alain Garnier, ingénieur chimique à la Faculté des sciences et de génie et responsable du projet. On ajoute ensuite dans une suspension aqueuse différents produits qui rendent hydrophobe le minéral qui nous intéresse, puis on aère et agite le mélange. Le minéral hydrophobe fuit l’eau en se réfugiant dans les bulles d’air, qui remontent à la surface. Il ne reste plus qu’à ramasser l’écume qui contient le minéral recherché. »

Le problème vient du fait que certains produits chimiques utilisés dans ce procédé peuvent avoir des répercussions sur l’environnement. Le professeur Garnier et ses collaborateurs ont eu l’idée de remplacer ces produits par des peptides, soit de courtes séquences d’acides aminés qu’on retrouve dans la nature et qui sont des composants de base de la vie. « Ces acides aminés sont comme des blocs que l’on peut agencer de façon quasi infinie pour obtenir des substances aux propriétés diverses, explique le chercheur. En combinant la vingtaine d’acides aminés qui existent dans la nature, on peut obtenir des milliards de peptides aux propriétés différentes. »

Des travaux préliminaires ont montré que certains peptides avaient des affinités avec différentes particules métalliques. L’objectif du professeur Garnier et de ses collègues sera de trouver parmi ces milliards de possibilités des peptides qui seront à la fois capables de se fixer aux métaux d’intérêt et suffisamment hydrophobes pour faire remonter ces particules à la surface.

Pour passer en revue ces énormes quantités de peptides, les chercheurs utiliseront une technique appelée «exposition sur phages». Cette technique fait appel à des bactériophages, ou plus simplement «phages», c’est-à-dire des virus qui s’attaquent spécifiquement aux bactéries. «Ces phages, totalement inoffensifs pour l’humain et l’environnement, sont utilisés comme un canevas sur lequel on assemble des acides aminés pour obtenir différents peptides et en observer les propriétés, explique le chercheur. En combinant cette technologie à du séquençage en profondeur et à l'intelligence artificielle, on peut créer aléatoirement et sélectionner des centaines de millions de peptides en peu de temps.»

Après avoir repéré des peptides prometteurs, les chercheurs feront appel à la modélisation moléculaire afin d’en optimiser les propriétés intéressantes. Des bio-ingénieurs interviendront ensuite dans le projet pour mettre au point des procédés qui permettront de produire ces peptides en grandes quantités à coût compétitif. Les principaux métaux visés sont le zinc, le nickel, le cuivre, l’argent et l’or.

«Puisqu’ils sont formés de courtes chaînes d’acides aminés qui sont des composants de base de la vie, les peptides que nous aurons identifiés auront un impact sur l’environnement beaucoup plus faible que les produits actuels et seront aussi bien plus faciles à dégrader», estime Alain Garnier.

C’est COREM, un centre d’innovation en traitement de minerai situé à Québec, qui est à l’origine de ce projet. «Plusieurs minières désiraient remplacer leurs réactifs chimiques par des produits sans impact sur l’environnement et plus efficaces», explique Caroline Olsen, chercheuse et chef de programme en métallurgie extractive chez COREM. «Nous souhaitions nous aussi développer une solution innovante qui permettrait de diminuer l’impact de certains procédés de traitement du minerai sur l’environnement, poursuit Phillipe Gagnon, directeur, Innovation et solutions numériques chez COREM. Comme ce défi de taille justifiait la mise en commun d’investissements, nous avons entamé des discussions avec l’Université Laval et nos partenaires afin de démarrer le projet rendu public aujourd’hui.»

Les partenaires financiers

Les partenaires financiers de ce projet sont le Consortium de recherche et d'innovation en bioprocédés industriels au Québec (CRIBIQ), le centre d’innovation en traitement de minerais COREM, l’organisme Mitacs, le CRSNG, l’entreprise de production de produits chimiques Chemiqa et la compagnie minière Agnico Eagle Mines.