La production du lithium

26 avril 2022

 

Le lithium détient un rôle central dans le développement des technologies mobiles tels que les drones, l’outillage, la mobilité électrique ou encore le stockage d’énergie. Le lithium est une ressource nécessaire pour le marché mondial de l’énergie, étant indispensable au fonctionnement des batteries lithium-ion. Il peut être considéré comme un métal clé de la transition écologique. Le développement très rapide de l’électromobilité fait croître la demande mondiale en lithium et de ce fait, la découverte de nouveaux gisements.

Le lithium, ce métal blanc, si plébiscité est le 33e élément le plus abondant sur terre. Il est très réactif et ne se trouve pas à l’état naturel sous forme métallique, mais sous forme de sel, d’oxyde ou dans des minéraux. Il faut donc l’extraire à partir de saumure, de roche ou d’argile.

 

La présence de lithium dans le monde

Les ressources de lithium sont abondantes à l’échelle mondiale mais inégalement réparties. Le lithium est présent dans de nombreux pays, mais n’est pas exploité partout.

Il se situe en grande partie dans des zones précises, dans les déserts et les lacs salés en Argentine, en Bolivie et au Chili. Ces trois pays regroupent plus de la moitié des réserves mondiales et forment donc le « Triangle du lithium ». Cependant, l’Australie est aujourd’hui le premier producteur mondial de ce métal stratégique. La Chine et aussi les Etats-Unis font également partis des plus gros extracteurs. La Chine raffine plus de la moitié du lithium (60%), en le transformant en hydroxyde de lithium ou en carbonate.

D’après l’USGS (l’Institut d’études géologiques des États-Unis), en 2021, les réserves mondiales exploitables étaient estimées à 21 millions de tonnes. Près de la moitié de ces réserves se situent au Chili avec 9,2 millions de tonnes. 

L’Europe possède quant à elle des réserves plus faibles mais qui seraient exploitables. Le Portugal, la Serbie, l’Allemagne et la République Tchèque mais aussi la France ont des gisements de lithium sur leur territoire. « La France métropolitaine possède un important potentiel », a estimé le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM). En effet, six sites avec un important potentiel ont été recensés. Même si l’extraction du lithium n’est pour le moment qu’à l’état de projet, elle permettrait à la France de limiter sa dépendance.

Nous vous en parlions dans un article précédent : Des mines de lithium en France, une opportunité.

Le développement industriel des gisements de lithium est alors un des défis des futures années pour répondre au besoin du marché croissant de la transition écologique. 

 

Comment produit-on le lithium ?

Nombreuses sont les concentrations de lithium sous forme de gisements, mais elles ne conduisent pas toutes à une exploitation industrielle. C’est-à-dire que les prix de vente doivent justifier les coûts d’extraction, de traitement et de valorisation.

Aujourd’hui, la production mondiale du lithium est issue de deux sources : l’exploitation de saumures lithinifères et des pegmatites à spodumène.

Les salars sont des déserts de sel qui renferment dans la saumure de grandes quantités de lithium sous forme ionique. En Bolivie, le salar d’Uyuni est le plus grand désert de sel au monde avec plus de 10 000 km2  de superficie.

Ces salars se situent principalement dans le Triangle du lithium. Dans ces lacs, les saumures (des eaux fortement chargées en éléments solides dissous) sont pompées en surface, puis stockées durant plusieurs mois pour en extraire l’eau par évaporation. Ces saumures concentrées subissent par la suite des traitements chimiques et physiques permettant de produire du carbonate de lithium, de l’hydroxyde de lithium… Ensuite, les sels sont utilisés lors de la synthèse des matériaux de cathode ou comme sel dans les électrolytes des batteries lithium-ion. Il y a un autre procédé qui permet de récupérer directement le lithium de manière plus évoluée. 

L’extraction du lithium se fait aussi à partir de lithium rocheux, principalement en Australie. Le lithium est donc extrait et grâce à des étapes de concassage et de séparation physique et chimique, il peut être ensuite industrialisé. C’est ici un processus minier classique plus rapide, il n’y a pas de phase longue d’évaporation. 

Les trois formes principales du lithium utilisées dans les batteries lithium sont le carbonate, l’hydroxyde et le métal. On trouve par exemple, dans la cathode des batteries lithium-ion ce métal si prisé sous forme de carbonates et d’hydroxydes de lithium.