Impact environnemental de l'extraction directe du lithium à partir des saumures

Nature Reviews Earth & Environment volume 4, pages 149-165 (2023)Citer cet article

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La technologie évaporitique pour l’extraction du lithium à partir des saumures a été remise en question en raison de sa consommation intensive d’eau, de sa durée prolongée et de son application exclusive aux saumures continentales. Dans cette revue, nous analysons les impacts environnementaux des technologies évaporitiques et alternatives, collectivement connues sous le nom d'extraction directe du lithium (DLE), pour l'extraction du lithium, en nous concentrant sur les besoins en eau douce, en produits chimiques, en consommation d'énergie et en production de déchets, y compris les saumures usées. Les technologies DLE visent à remédier aux inconvénients environnementaux et technico-économiques des pratiques actuelles en évitant l’évaporation des saumures. Une sélection de technologies DLE a permis d'obtenir une récupération Li+ supérieure à 95 %, une séparation Li+/Mg2+ supérieure à 100 et des approches zéro produit chimique. À l’inverse, seulement 30 % des expériences de test DLE ont été réalisées sur de vraies saumures, et donc l’effet des ions multivalents ou des grandes différences de concentration Na+/Li+ sur les indicateurs de performance n’est souvent pas évalué. Certaines technologies DLE impliquent des modifications du pH de la saumure ou un chauffage de la saumure jusqu'à 80 °C pour une meilleure récupération du Li+, ce qui nécessite de l'énergie, de l'eau douce et des produits chimiques qui doivent être pris en compte lors des évaluations d'impact environnemental. Les recherches futures devraient se concentrer sur la réalisation de tests sur de vraies saumures et sur l'atteinte de la compétitivité dans plusieurs indicateurs de performance simultanément. L’impact environnemental du DLE doit être évalué depuis le pompage de la saumure jusqu’à la production du produit au lithium solide pur.

La consommation d’eau douce issue de l’extraction directe du lithium (DLE) doit être quantifiée de toute urgence. De nombreuses technologies DLE pourraient nécessiter des volumes d’eau douce plus importants que les pratiques d’évaporation actuelles, compromettant ainsi leur applicabilité dans les zones arides.

Le traitement chimique n’est terminé qu’après l’obtention d’un produit solide pur. La consommation d'énergie du DLE doit être estimée pour l'ensemble du processus, y compris l'extraction ou l'évaporation potentielle de l'eau à partir de solutions de LiCl pures mais diluées, comme c'est le cas avec de nombreuses technologies DLE.

Les ions lithium ne constituent qu’un composant mineur dans les saumures continentales, géothermiques et pétrolières. Ainsi, du point de vue de l’économie circulaire, il existe un potentiel d’extraction de plusieurs minéraux précieux, notamment les borates, les sels de magnésium, de potassium et de sodium.

La connaissance du nombre précis, de la répartition et de la profondeur des puits de saumure et d’eau douce est essentielle pour la modélisation hydrogéologique des gisements de saumure de lithium. L'hydrogéologie distincte de chaque salar signifie que chaque gisement doit être modélisé indépendamment et que les résultats d'une exploitation ne peuvent pas être directement extrapolés à une autre.

La surveillance environnementale doit être permanente et précéder le début de l'exploitation, car les impacts environnementaux pourraient n'être observables qu'à long terme. La surveillance de l'eau nécessite la collecte de données sur les précipitations, le débit des rivières et un nombre suffisant de puits d'observation pour suivre les nappes phréatiques à différents endroits.

Les lignes directrices en matière de surveillance environnementale ont été rédigées en tenant compte de la technologie évaporitique, mais elles devraient également être appliquées à la mise en œuvre de toute technologie DLE, qui consomme encore de la saumure, utilise de l'eau douce et produit des résidus, ces deux derniers, espérons-le, dans des volumes considérablement inférieurs.

Le lithium est une matière première fondamentale pour la transition vers les énergies renouvelables en raison de son utilisation généralisée dans les batteries rechargeables et du déploiement des véhicules électriques1,2,3,4. Le parc de véhicules électriques a fortement augmenté, passant de quelques milliers en 2010 à 11,3 millions en 2020, et 142 millions de véhicules électriques devraient être en circulation d'ici 20305. La production mondiale de lithium a triplé entre 2010 et 20206. Différentes projections estiment que la demande la production de lithium sera multipliée par 18 à 20 d’ici 2050 si les politiques d’extraction existantes sont suivies. Cependant, si de nouvelles politiques d’extraction plus durables sont mises en œuvre, la demande devrait être multipliée par 40 d’ici 2050 (réf. 7,8).