Le pétrole du XXIème siècle : l’extraction et le raffinage
Surnommé « le pétrole du 21e siècle »", le lithium est un élément clé dans la fabrication des batteries des voitures électriques censées sauver la planète épuisée du changement climatique. L’extraction et raffinage sont cependant énergivores et consomment de grandes quantités d'eau. Ce métal est sensible à exploser en temps d’avoir contacté avec l’eau et l’air. Un mix d'eau et de sels se trouve dans les roches et les saumures.
La production de lithium est possible à partir de deux sources : l'exploitation de gisements de roches lithinifères, contenant des silicoaluminates de lithium ou l'exploitation de saumures de lacs salés en partie asséchés, appelés « salars » et présents principalement dans l'Altiplano de la cordillère des Andes et au Tibet. Le projet européen EuGeLi, achevé en décembre 2021, a également permis de réaliser la première production de carbonate de lithium issu d'eaux géothermales européennes.
Piscines dans le désert
Dans les déserts de sel d'Argentine, de Bolivie et du Chili, qui abritent les plus grands gisements de lithium, le métal se trouve dans la saumure, un mélange d'eau et de sels.
L’évaporation de saumure et l’extraction des roches lithinifères sont deux manières d’avoir l’accès à cette matière précieuse. L’extraction du lithium menace les pays avec un climat aride comme la Bolivie :
Extraction directe
Pour diminuer son empreinte environnementale, la production de lithium est en cours de développement sous le nom d' « extraction directe » par plusieurs techniques. Parmi celles-ci, l'une envisage l'utilisation de procédés permettant d'extraire le métal de la saumure comme le ferait un « aimant », ce qui éviterait "une possible contamination et une consommation élevée d'eau", selon une étude de 2021 du laboratoire national des énergies renouvelables du ministère américain de l'Énergie.
L'extraction rocheuse se pratique en Australie, le premier producteur mondial. Ils exportent une roche qui a subi un traitement chimique très faible permettant d'obtenir un produit qui contient 6 % de lithium et qui est exporté à près de 100 % vers la Chine. En Argentine et au Chili, le lithium est directement exporté sous forme de carbonate de lithium et dans le cas du Chili, il y a même une petite production d'hydroxyde de lithium.
Le carbonate de lithium a un prix beaucoup plus élevé. Son degré de sophistication est de plus en plus élevé car les spécifications techniques fixées par les compagnies automobiles ou les producteurs de cellules de batteries deviennent de plus en plus précises. Le produit a donc un prix d'exportation beaucoup plus élevé que le produit exporté par l'Australie. Néanmoins, c'est assez complexe de produire des batteries. Même l'Europe a eu du mal à développer des usines de production.
Autres méthodes d'extraction
Dans la région franco-allemande de la vallée du Rhin supérieur, l'eau thermale est utilisée depuis des années pour la production de chaleur et d'électricité. La start-up Vulcan Energy souhaite désormais extraire du lithium de cette eau riche en minéraux.
Grâce à l’énergie géothermique, la société allemande Vulcan Energy espère extraire du lithium de manière neutre en carbone.
Le produit final de la technologie d'extraction du lithium à partir de saumure et de minéraux est le plus souvent du carbonate de lithium. Parmi les autres produits commerciaux à base de lithium, on trouve :
- Hydroxyde de lithium (LiOH) - L'hydroxyde de lithium est le plus souvent utilisé pour fabriquer des sels de lithium
- Chlorure de lithium (LiCl) - Le chlorure de lithium est principalement utilisé pour la production de lithium métal
- Bromure de lithium (LiBr) - Le bromure de lithium est le plus souvent utilisé dans les systèmes de climatisation comme dessiccant
- Butyllithium (C4H9Li) - Le butyllithium est principalement utilisé comme base solide en chimie organique
- Lithium métal pur - Le lithium métal pur est souvent utilisé pour les batteries rechargeables dans des appareils tels que les téléphones ou les ordinateurs portables
Où sont les gisements riches de ce pétrole du future en France ?
En France, des chercheurs du Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) affirment, dans un article paru sur le site The Conversation, que, grâce aux gisements de lithium dans le Massif central ou dans les saumures géothermales d'Alsace, le pays pourrait être autonome pour le lithium, le potentiel minier dépassant les 200 000 tonnes de lithium métal.
EuGeLi, un projet lancé en 2019, a une capacité de production annuelle estimée à 1 500 tonnes de carbonate de lithium, soit environ 10 % de la demande française en 2022. Le projet est un effort de recherche collaborative soutenu ou conseillé par des entreprises comme BASF, PSA Groupe (Citroën, Opel, Peugeot), Electricité de Strasbourg-Géothermie et EDF (la deuxième plus grande compagnie d'électricité au monde) et financé en partie par EIT RawMaterials, leader de l'Alliance européenne des matières premières.
Comment extraire le lithium en France ?
Le groupe Imerys a ainsi fait la Une en annonçant fin octobre 2022 un projet dans sa mine de kaolin à Echassières dans l’Allier. Le gisement du site de Beauvoir est le plus important de France selon le BRGM, loin devant celui de Tréguennec (Finistère) qui se situe dans une zone protégée. L’ordre de grandeur est de plusieurs millions de tonnes avec une concentration de 0,9 à 1 % d’oxyde de lithium.
Le groupe Vulcan a également annoncé vouloir installer en France une technologie qu’il déploie déjà en Allemagne dans la vallée du Rhin. Il s’agit de forer à 2 500-3 000 mètres de profondeur pour extraire une saumure ayant une concentration en lithium atteignant jusqu’à 214 mg par litre.
L’extraction du mica lithinifère pourrait se faire dès 2028, et sa transformation en hydroxyde de lithium permettrait une production de 34 000 tonnes par an, pendant au moins 25 ans. Imerys veut profiter de ce site déjà exploité pour faciliter l’acceptation du projet, en respectant des normes exigeantes au niveau mondial (IRMA).
