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Un accord-cadre et de nouveaux projets au Maroc

L’accord-cadre Université de Montpellier/CNRS/Université Mohammed VI Polytechnique

Le 17 juin 2020, l’Université de Montpellier et le CNRS ont signé un accord-cadre de coopération avec l’Université Mohammed VI Polytechnique (UM6P, Maroc).
Cœur battant de la nouvelle ville verte de Benguerir, à proximité de Marrakech, l’UM6P est une institution de statut privé fondée par le Groupe OCP, premier exportateur mondial de phosphates et d’engrais phosphatés. L’Université est résolument orientée vers la recherche appliquée et l’innovation au service du développement durable du continent africain. Elle est également engagée dans une démarche pédagogique innovante qui place l’apprentissage par l’expérimentation et la pratique au cœur de la formation. Elle bénéficie d’un ensemble de plateformes appelées "living labs" pour l’expérimentation à taille réelle : mine, usine et ferme expérimentales. En tant qu’université à vocation internationale, elle est connectée à un large réseau d’institutions de renom et à de grands acteurs industriels.
L’accord cadre UM/CNRS-UM6P est focalisé sur les géosciences et la mine mais pourrait intégrer à terme des coopérations dans d’autres domaines d’intérêt commun tels que la chimie verte, l’agronomie tropicale ou la ressource en eau.

Cet accord concerne actuellement Géosciences Montpellier pour la partie UM/CNRS et le Programme de Recherche et de Formation "Geology & Sustainable Mining" (GSM) pour la partie UM6P. GSM, créé en 2017 à l’initiative de Jean-Louis Bodinier (Géosciences Montpellier) en collaboration avec la Géologie OCP, intègre les activités de l’UM6P en exploration géologique, exploitation minière et traitement des minerais. Le programme entretient des liens très étroits avec l’OCP, notamment avec sa branche "Développement Industriel". En plus de projets conjoints en R&D, GSM et OCP-DI ont développé un ensemble des laboratoires communs pour la caractérisation minéralogique et chimique des échantillons géologiques et produits dérivés : le Geo-Analytical Lab OCP-UM6P de Benguerir.
Les thèmes de recherche mis en avant dans l’accord cadre UM6P-UM/CNRS sont donc essentiellement liés aux phosphates et autres ressources minérales pour l’industrie des fertilisants. Ils couvrent les domaines suivants :
- la phosphatogenèse et la formation/préservation des dépôts phosphatés,
- le développement de nouvelles méthodes d’exploration des dépôts phosphatés, notamment dans le contexte de l’enfouissement de plus en plus important des nouveaux gisements,
- la géochimie des dépôts phosphatés, avec un focus sur la distribution multi-échelles des éléments valorisables autres que P et des éléments pénalisants,
- le fractionnement des éléments valorisables/pénalisants tout au long de la chaîne de valeur des phosphates, de la mine à l’usine d’engrais, en passant par les unités d’enrichissement du minerai,
- l’exploration de ressources minérales pour l’industrie des phosphates (K, S, Mg, et un certain nombre d’éléments chimiques utilisés comme micro-nutriments dans les engrais) ;
- le développement de nouveaux fertilisants "intelligents" et respectueux de l’environnement, à partir de ressources locales non conventionnelles.

Les accords spécifiques impliquant Géosciences Montpellier

Dans la foulée de la signature de l’accord-cadre, un premier accord spécifique a été signé portant sur la "Distribution multi-échelles des éléments mineurs et en trace dans les bassins phosphatés marocains". Manuel Muñoz et Fleurice Parat ainsi que Céline Martin pour les analyses chimiques sont fortement impliqués dans ce projet. Il matérialise la participation du laboratoire à l’un des projets phares signés entre l’OCP et l’UM6P, dont l’ambition est d’imager la distribution multi-échelle d’un grand nombre d’éléments chimiques (≥ 65) au sein des bassins phosphatés marocains.
Le projet s’intéresse plus particulièrement aux éléments d’intérêt économique potentiel, comme les terres rares, et aux métaux lourds indésirables dans les engrais, comme le cadmium. Pour la grande échelle, celle des bassins, il repose sur l’analyse rapide de grandes séries d’échantillons par SXRF (Synchrotron radiation X-Ray Fluorescence) à l’ESRF (European Synchrotron Radiation Facility). A micro-échelle (spéciation des éléments et cristallochimie de l’apatite), il combine les méthodes de micro-analyse (MEB, Microsonde électronique, LA-ICP-MS) disponibles à Montpellier, ou en cours d’installation au Geo-Analytical Lab de Benguerir, et les études de spéciation par spectroscopie d’absorption X au synchrotron (EXAFS et XANES). Ce projet a d’ores-et-déjà donné lieu à deux stages de master en 2020 1.

D’autres accords devraient suivre, portant notamment sur les thèmes suivants :
- les modalités de la phosphatogenèse et les conditions de dépôt, de concentration et de préservation des gisements phosphatés marocains- uniques au monde par leur ampleur puisque le Maroc détient plus de 70% des réserves mondiales. Ce thème de recherche se situe dans le prolongement de la thèse de Radouan El Bamiki sur les phosphates de l’Atlas 2. A GM, le projet implique Michel Séranne et Gilles Merzeraud.
- l’utilisation de la mesure en forage en tant qu’outil pour l’exploration et l’imagerie des gisements phosphatés, en combinaison avec la géophysique de subsurface. D’abord sollicitée dans le cadre d’un projet en cours sur l’optimisation du sautage à l’explosif pour l’exploitation des gisements (application du "cast blasting"), la mesure en forage sera particulièrement développée en tant qu’innovation dans le cadre du projet "Mine de Demain", autre projet phare développé par OCP-DI et UM6P-GSM dont l’objectif est de proposer de nouveaux modes d’exploration et d’exploitation des phosphates afin de tenir compte des contraintes géologique propres aux gisements de relève (approfondissement et ennoiement des gisements) et environnementales (nécessité de préserver les sols agricoles et de réhabiliter les sites), ainsi que des innovations issues de l’automatisation et de la digitalisation. L’implication de GM dans ce volet repose sur l’expertise du groupe de Philippe Pezard dans le domaine de la mesure en forage. Gilles Henry a d’ores-et-déjà été mis à contribution dans le cadre du projet cast blasting et de l’expérimentation de cette méthode dans la mine expérimentale.
- les fractionnements des éléments chimiques le long de la chaîne de valeur des phosphates, entre le minerai bénéficié et l’acide phosphorique d’une part, et les rejets industriels d’autre part, notamment les boues de lavage et le phosphogypse, produit en quantité considérable lors de la fabrication des engrais phosphatés. Cette étude se situe dans le prolongement du projet en cours sur la géochimie des phosphates ; elle permettra de vérifier le modèle prédictif de fractionnement issu de l’étude de spéciation. Des travaux préliminaires ont d’ores-et-déjà été réalisés à GM en 2020 dans le cadre du stage d’une étudiante du Master "Sciences Chimiques et Valorisation des Phosphates Naturels" de l’UM6P (Fatima Akfas), portant sur la spéciation du fluor et d’un certain nombre d’éléments, dont les éléments radioactifs, dans les phosphogypses. Ces travaux ont été encadrés par Fleurice Parat, Michel Condomines, Céline Martin et Manuel Muñoz.
- l’exploration et la caractérisation des gisements marocains de phosphates magmatiques et des ressources minérales associées. Les phosphates magmatiques ne représentent qu’une faible proportion (< 10%) des phosphates exploités à travers le monde mais possèdent un certain nombre de caractéristiques qui les font préférer aux phosphates sédimentaires pour certaines applications. Les travaux dans ce domaine sont déjà bien avancés car ils avaient été amorcés dans le cadre du projet IRSES MEDYNA, en collaboration avec les universités Cadi Ayyad de Marrakech et Moulay Ismail de Meknes pour le volet marocain. Plusieurs publications sont soumises ou le seront prochainement. Le premier doctorant UM6P-UCAM impliqué dans ce projet, Cheikh Elwali Malainine, a séjourné à GM en 2019. Fleurice Parat et Jean-Marie Dautria sont particulièrement impliqués dans ces travaux (photos ci-contre et ci-dessus : une partie de l’équipe exploration de GSM et des membres de GM en mission dans la région d’Imilchil (Haut Atlas) à la recherche de phosphates magmatiques.).
- l’exploration et la caractérisation de ressources minérales alternatives, notamment les roches magmatiques potassiques et ultra-potassiques, pour pallier le déficit en apports de potassium dans l’agriculture africaine. Après traitement visant à améliorer la biodisponibilité du potassium, ces roches sont susceptibles de fournir des fertilisants particulièrement adaptés aux sols tropicaux et disponibles localement. Ce projet participe d’un effort de recherche considérable mené par l’UM6P et l’OCP pour le développement de fertilisants de nouvelle génération, dits "intelligents" (non lessivables, en particulier), économes en ressource et en énergie, et respectueux de l’environnement. Ces recherches sont menées dans un cadre transdisciplinaire : géologie, chimie des procédés, énergie, biotechnologies et agronomie, et international3. Dans ce projet, Aaron Hervé M’Bwe M’Bissik (doctorant UM6P), encadré par Fleurice Parat, a séjourné à GM en 2019.

Formation et expertise

Des membres de GM participent déjà à des modules proposés par GSM dans les Masters UM6P "Sciences Chimiques et Valorisation des Phosphates Naturels" (en M1) et "Sciences et Ingénierie des Matériaux" (en M2), portant sur la géologie, la géochimie, la cristallochimie, l’exploitation et l’enrichissement des phosphates. GM est par ailleurs partenaire de l’Executive Master "Innovation in Mineral Exploration and Sustainable Mining", en formation continue 4.
En marge des projets de recherche et de formation, GSM compte également sur un transfert d’expertise de Géosciences Montpellier pour le développement et la mise en œuvre d’un certain nombre de plateaux techniques du Geo-Analytical Lab. L’objectif est de proposer à la communauté des géosciences et de la mine, au Maroc et plus largement en Afrique, un ensemble de méthodes de caractérisation, d’analyse et de micro-analyse unique sur le continent. La possibilité de disposer de lames minces de qualité étant général le premier obstacle rencontré par les doctorants et les jeunes chercheurs, le Geo-Analytical Lab intègre un atelier de litholamellage performant, qui bénéficiera de l’expertise de Christophe Nevado. L’intervention de Christophe sur site n’a été retardée que par la Covid.

Finalement, dans le cadre d’un accord de partenariat entre le Ministère de l’Énergie, des Mines et de l’Environnement (MEME), l’OCP et l’UM6P signé fin 2019, le Maroc va construire à Benguerir le Centre d’Excellence Africain de la Mine (CEAM). Plateforme de recherche, d’innovation et de formation alignée sur les meilleurs standards internationaux, le CEAM vise à devenir un centre de référence en Afrique et un pôle d’attractivité dans le domaine de l’exploration géologique, de la mine et de l’industrie minérale. Il sera construit sur le site du Geo-Analytical Lab, qui y sera intégré, entre le campus UM6P et la mine expérimentale. L’expertise scientifique a été confiée au Programme GSM. Le CEAM, dont la construction est prévue pour débuter dès 2021, devrait constituer un terrain de jeu de premier choix pour le partenariat GM-GSM.

1 Clément Bonnet du Master "Sciences de la Terre et des Planètes Environnement" de l’UM, parcours "Géologie de l’Exploration et des Réservoirs", Aissam Addou du Master "Sciences Chimiques et Valorisation des Phosphates Naturels" de l’UM6P
2 thèse réalisée en cotutelle entre l’UM et l’UCAM (Université Cadi Ayyad de Marrakech) et financée par la Fondation OCP, en plus d’un PHC Toubkal
3 pour GSM : Universités de Laval (Canada) et Félix Houphouët Boigny (Côte d’Ivoire) et Géosciences Montpellier
4, développé par l’UM6P dans le cadre d’un partenariat international impliquant l’École Nationale Supérieure des Mines de Rabat (Maroc), Colorado School of Mines (USA), l’Université du Québec en Abitibi-Temiscaminge (Canada), l’Université du Queensland (Australie), l’Université de Lorraine et le BRGM (France)


Le bulletin du laboratoire Géosciences Montpellier n°22 - septembre-octobre 2020