Une industrie en pleine mutation : l'exploitation durable du lithium

Last updated on May 26th, 2026 at 01:13 pm

Les effets résultant de l'exploitation minière moderne entraînent souvent de graves dommages environnementaux, malgré les efforts déployés par les sociétés minières pour réduire leur impact négatif. L'exploitation minière moderne comprend l'extraction des métaux et des minéraux nécessaires à diverses industries pour rendre le monde plus durable. L'exploitation du lithium, par exemple, souffre de graves problèmes de relations publiques en raison des effets négatifs résultant de l'exploitation minière, en particulier dans les régions sujettes à la sécheresse où se concentre aujourd'hui une grande partie de l'extraction du lithium.

La nécessité de développer des techniques d'extraction du lithium plus durables découle du rôle essentiel que joue ce métal dans la fabrication des batteries rechargeables, en particulier celles utilisées pour les véhicules électriques (VE). Compte tenu de son importance pour rendre le monde plus durable, les entreprises d'extraction de lithium ont cherché des moyens de réduire les dommages causés à l'environnement par l'extraction. Si les nouvelles technologies ne permettent pas encore de remplacer le lithium dans les batteries des VE, les nouvelles techniques d'extraction durable du lithium rendent le processus plus sûr pour l'environnement.

Techniques et technologies durables d'extraction du lithium

L'explosion de la fabrication de véhicules électriques ces dernières années a entraîné une augmentation de la demande en lithium, le métal le plus léger du tableau périodique. Avec l'augmentation du nombre de véhicules électriques et de systèmes de stockage d'énergie stationnaires destinés à stocker l'énergie renouvelable provenant du vent et du soleil, le marché des batteries au lithium devrait être multiplié par dix d'ici 2030. Cependant, ce ne sont pas seulement les marchés des véhicules électriques et des batteries au lithium qui stimulent cette demande d'extraction durable du lithium. Plus de soixante-dix produits contiennent du lithium comme composant principal, notamment certains types de verre, de céramiques résistantes à la chaleur, de médicaments, d'appareils mobiles, etc. 

Cependant, l'énergie et les émissions de carbone qui en résultent, ainsi que la quantité d'eau douce et de terres nécessaires à l'extraction et au traitement du lithium, le rendent moins durable. L'extraction du lithium est nécessaire pour décarboniser l'économie mondiale, mais sa production par des moyens conventionnels entraîne souvent des dommages environnementaux importants, bien que localisés. Il existe actuellement trois techniques d'extraction du lithium commercialement viables, et diverses formes d'extraction directe du lithium semblent particulièrement prometteuses.

Les trois principales techniques d'extraction du lithium utilisées aujourd'hui et leur impact sur l'environnement : 

1. Exploitation minière de roches dures :

• Cela entraîne des émissions de dioxyde de carbone de 15 tonnes pour chaque tonne de lithium extraite.
• Nécessite 170 m³ d'eau par tonne de lithium extraite.
• Nécessite une superficie de 464 m² par tonne de lithium extraite.

2. Réservoirs souterrains de saumure :

• Cela entraîne des émissions de dioxyde de carbone de 5 tonnes pour chaque tonne de lithium extraite.
• Nécessite 469 m³ d'eau par tonne de lithium extraite.
• Nécessite une superficie de 3124 m² par tonne de lithium extraite.

3. Sources de saumure géothermique :

• N'entraîne aucune émission supplémentaire de dioxyde de carbone.
• Nécessite 3 m³ d'eau par tonne de lithium extraite.
• Nécessite une superficie de 1 m² par tonne de lithium extraite.

Alors que la demande mondiale devrait être multipliée par près de cinq d'ici 2050 par rapport aux niveaux de 2018, l'extraction directe à partir de sources géothermiques est actuellement la méthode d'extraction du lithium la plus durable, même si son utilisation est limitée. Le lithium extrait de sources de saumure géothermiques provient d'un procédé exclusif, le fait qu'elle puisse être réalisée sans recourir à des bassins d'évaporation, à des combustibles fossiles ou à des techniques traditionnelles d'extraction de roches dures montre que l'extraction durable du lithium est une possibilité réelle. Cependant, comme il n'existe que quelques endroits sur la planète où l'extraction durable du lithium à partir de saumures géothermiques est possible, il est important d'étudier d'autres moyens d'extraire directement le lithium à partir d'autres sources avec une plus grande efficacité.

Extraction directe du lithium

L'utilisation intensive d'eau et la lenteur du processus rendent les méthodes conventionnelles d'extraction du lithium non durables. L'exploitation minière du lithium à l'aide de ces techniques établies ne permet généralement d'extraire qu'environ la moitié du lithium disponible, tout en nécessitant un traitement chimique intensif. Les alternatives à ces méthodes sont connues sous le nom collectif d'extraction directe du lithium, dont l'extraction à partir de saumures géothermiques n'est qu'une méthode parmi d'autres.

Les technologies d'extraction directe du lithium permettent de remédier à la fois à l'impact environnemental et aux limites techniques des méthodes traditionnelles d'extraction du lithium. La durabilité des processus doit passer par l'abandon des bassins à ciel ouvert pour l'évaporation, car ceux-ci occupent beaucoup d'espace et nécessitent de longues périodes pour que la quantité d'eau suffisante dans la saumure s'évapore naturellement. Plusieurs techniques sont actuellement à l'étude pour extraire directement le lithium de manière durable.

Certaines techniques d'extraction directe du lithium font actuellement l'objet de recherches, notamment :

• Résines échangeuses d'ions :également connues sous le nom d'adsorbants spécifiques ou de tamis ioniques, cette méthode utilise des résines capables d'absorber facilement les ions lithium chargés positivement présents dans les saumures, même à faible concentration. Elle utilise également généralement de l'eau douce ou des mélanges contenant des acides pour produire des solutions de lithium suffisamment pures.
• Extraction par solvant :combinaison de la saumure avec des solutions organiques ou des solvants tels que le sulfure ferrique ou le phosphate de tri-n-butyle. La saumure qui entre en contact avec ces substances transfère une grande partie des ions lithium positifs dans le liquide, qui est ensuite mélangé pendant une phase liquide afin d'éliminer ces ions. Généralement appelée « extraction liquide-liquide », cette méthode nécessite souvent de modifier le pH de la solution afin de déplacer les ions lithium entre les différentes phases du processus.
• Procédés électro-membranaires :sélectifs pour les ions lithium négatifs ou positifs, ces types de procédés utilisent des membranes poussées par des champs électriques pour récupérer le lithium.
• Nanofiltration :similaire aux procédés électromembranaires, la nanofiltration utilise des forces mécaniques plutôt qu'électriques pour filtrer les solutions à travers des membranes afin de récupérer le lithium.
• Pompage électrochimique d'ions :également appelé échange d'ions commutable par voie électrochimique ou insertion électrochimique d'ions, cette technique est similaire à l'utilisation de résines échangeuses d'ions, car elle utilise des matériaux spécifiques pour attirer les ions lithium positifs. Souvent utilisé en conjonction avec des membranes sélectives d'ions, le pompage électrochimique d'ions ne nécessite aucun produit chimique, mais utilise plutôt des matériaux d'électrodes dans des solutions contenant de l'eau douce pour produire une solution diluée de chlorure de lithium.
• Précipitation sélective :utilisée dans les saumures où les produits chimiques capables de former des liaisons multiples ont été en grande partie éliminés, cette méthode permet d'éliminer une grande partie des ions lithium en y ajoutant divers phosphates.

Bon nombre de ces procédés fonctionnent de manière similaire aux bassins d'évaporation conventionnels, bien qu'ils utilisent des membranes ou de l'électricité pour attirer les ions lithium. De même, d'autres types de procédés thermiques assistés qui concentrent la saumure peuvent utiliser des évaporateurs ou des dispositifs de distillation. Une fois suffisamment développées, ces technologies permettront de réduire le recours aux méthodes d'extraction du lithium actuellement non durables. Plus rapides et nécessitant une empreinte opérationnelle beaucoup plus faible que les techniques conventionnelles, ces méthodes continueront d'évoluer, fournissant aux États-Unis et à d'autres pays un approvisionnement en lithium beaucoup plus économique et durable pour répondre aux besoins futurs.

L'exploitation durable du lithium aux États-Unis

Le ministère américain de l'Énergie (DOE) a pris conscience de l'urgence d'augmenter la production de batteries au lithium, car une grande partie de l'approvisionnement en lithium du pays provenait d'Australie, de Chine ou d'Amérique du Sud. Au milieu de l'année 2021, le DOE a annoncé des changements de politique visant à augmenter la production nationale de lithium. Ces mesures visaient à tirer parti des réserves de lithium des États-Unis, qui représentent environ 10 % des réserves mondiales. Bon nombre de ces mesures impliquent des partenariats entre des entités publiques telles que le DOE et d'autres organisations gouvernementales, d'une part, et des entreprises privées américaines, d'autre part.

Ces efforts du DOE visent à : 

• Évaluer la chaîne d'approvisionnement américaine en batteries afin d'investir stratégiquement les fonds fédéraux pour positionner le pays en tant que leader du marché mondial des batteries au lithium.
• Garantir que les partenaires du secteur privé utilisent les fonds publics américains pour soutenir les processus de fabrication et les politiques qui encouragent la création d'emplois nationaux.
• Améliorer la production manufacturière américaine grâce à des accords de coopération, des subventions financées par le gouvernement fédéral et des accords de recherche et développement.
• Lancer des projets d'infrastructure sur les sites fédéraux en fournissant toute l'assistance technique nécessaire, y compris des subventions pour le stockage d'énergie.
• Obtenir un stockage d'énergie suffisant à partir de batteries stationnaires afin de soutenir entièrement la production d'énergie propre d'ici 2035.
• Fournir un financement provenant des programmes de prêts du DOE à la chaîne d'approvisionnement en batteries pour véhicules électriques du pays, par le biais de prêts accordés à des fabricants privés afin de créer, d'agrandir et de rééquiper des installations à travers les États-Unis.
• Soutien aux objectifs de l'administration actuelle en matière de décarbonisation.

Ces mesures sont mises en œuvre par le DOE et impliqueront plusieurs organisations et départements au sein du gouvernement fédéral, notamment les départements du Commerce, de la Défense et d'État.

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