Extraire le lithium de l’eau de mer : la technique qui pourrait nous éviter des pénuries

On sait l’océan rempli d’animaux et de plantes mystérieuses. Ce qu’on sait moins c’est qu’il est aussi rempli de lithium. Sur Terre, les océans en contiennent même 5 000 fois plus que les sols. Le problème, c’est que la concentration du lithium dans l’océan est extrêmement faible (0,2 ppm), et que les techniques étudiées pour le récolter étaient jusqu’à présent peu efficaces et assez onéreuses.

Des scientifiques de la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) indiquent cependant avoir trouvé un moyen efficace de le récupérer dans un communiqué daté du 3 juin. L’équipe a utilisé une cellule électrochimique contenant une membrane élaborée avec un oxyde lithium-lanthane-titane (LLTO). La structure cristalline de cette membrane forme des trous suffisamment grands pour laisser passer les ions lithium, mais suffisamment petits pour bloquer les autres ions plus larges que l’on trouve à des concentrations très élevées dans l’eau de mer — sodium, magnésium, potassium.

Le dispositif de l'équipe permet d'extraire le lithium de l'eau de mer à un coût contenu.

Source : KAUST

Cinq dollars d’électricité pour extraire un kilo de lithium

L’équipe a testé son dispositif avec de l’eau de la mer Rouge. « À un voltage de 3,35V, la cellule électrochimique génère de l’hydrogène gazeux au niveau de la cathode, et du chlore gazeux au niveau de l’anode. Cela entraîne le passage du lithium à travers la membrane LLTO vers une chambre latérale où il s’accumule », précise l’équipe. Cette eau enrichie en lithium subit encore quatre cycles, jusqu’à ce qu’elle atteigne une concentration de 9 000 ppm.

En ajustant le pH de cette solution, les scientifiques de la King Abdullah University of Science and Technology sont parvenus à obtenir du lithium suffisamment pur pour répondre aux exigences de constructeurs automobiles, par exemple. Selon eux, le dispositif n’a besoin que de 5 dollars d’électricité pour extraire 1 kg de lithium d’eau de mer. Un coût contenu qui ouvre des perspectives intéressantes, car le marché du lithium est sous tension.

La demande en lithium va exploser

On s’attend en effet à ce que les besoins s’envolent avec l’essor des voitures électriques. D’après l’Agence Internationale de l’Énergie, la demande en lithium devrait être multipliée par 42 d’ici 2040. Et selon le directeur de l’agence, Fatih Birol, les pays ne mesurent pas l’écart qui se creuse entre leurs besoins en métaux et les ressources disponibles « Les chiffres montrent un décalage imminent entre des ambitions climatiques mondiales accrues et la disponibilité de minerais critiques indispensables pour concrétiser ces ambitions. »,

Le lithium existe certes en quantité sur Terre mais créer de nouvelles infrastructures permettant d’en récolter davantage risque de prendre du temps. À l’heure actuelle, une grosse partie du lithium est en effet extraite des salars, ces lacs salés d’Amérique du Sud, et ces derniers ont déjà significativement optimisé leur production ces dernières années.

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Les marges de manoeuvre restantes sur les salars ne permettront pas de répondre à la hausse de la demande. Reste l’option d’ouvrir de nouvelles mines de lithium — c’est l’autre principal mode de production — mais ce type de projets prend des années à sortir de terre. Le risque est donc que des pays se retrouvent contraints de ralentir certaines transitions, alors que la situation climatique appelle plus que jamais à des actions urgentes.

Comme le note IEEE Spectrum, Rystad Energy alerte ainsi sur le risque d’un « sérieux déficit d’approvisionnement en lithium » en 2027. Selon ces analystes, cet écart pourrait entraîner des retards de production pour plus de 3 millions de véhicules électriques cette année-là. Et sans nouvelles sources d’approvisionnements, précise le cabinet d’analyse, les quantités de voitures électriques retardées pourraient atteindre 20 millions d’ici 2030.