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lithium énergie
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Energie

Nouvelle ruée vers l’or vers un lithium « vert » (et la France a des réserves)

Publié le 01 décembre 2020
Le lithium est très utilisé pour les batteries notamment. La demande de lithium à faible empreinte environnementale gagne du terrain depuis quelques années. La France peut-elle espérer produire de "lithium propre" ?
Jean-Pierre Corniou
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Jean-Pierre Corniou est directeur général adjoint du cabinet de conseil Sia Partners. Il est l'auteur de "1,2 milliards d’automobiles, 7 milliards de terriens, la cohabitation est-elle possible ?" (2012).
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Le lithium est très utilisé pour les batteries notamment. La demande de lithium à faible empreinte environnementale gagne du terrain depuis quelques années. La France peut-elle espérer produire de "lithium propre" ?

Atlantico.fr : Nous consommons beaucoup de lithium, pour les batteries qui alimentent les véhicules électriques, quelles sont les stratégies d'extraction les plus répandues actuellement ?

Jean-Pierre Corniou : L’utilisation de l’électricité pour mouvoir des véhicules n’est pas une idée récente. Elle est contemporaine des débuts de l’automobile puis que les premières voilures et fiacres électriques circulaient dans les grandes villes mondiales dès la fin du XIXe siècle. Néanmoins, ces véhicules exploitaient des accumulateurs au plomb, seuls disponibles à cette époque, qui avaient des performances en puissance et autonomie très limitées, face à la capacité énergétique du pétrole, abondant, souple et économique. Et toutes les tentatives de relance de l’électricité comme vecteur énergétique de l’automobile, notamment après la crise pétrolière de 1974, se sont heurtées à cette limitation, à peine améliorée par l’utilisation de batteries à nickel-cadmium dans les années 90, qui condamné l’usage de l’électricité dans l’industrie automobile. Il a fallu attendre la fin du XXe siècle le développement rapide des appareils électroniques mobiles, à l’initiative de Sony, et pour que la technologie des piles lithium-ion, à l’origine du Prix Nobel attribué en 2019 à Stanley Whittingham, John Goodenough et Akira Yoshino, soit exploitée par l’industrie automobile. 

La découverte de l’utilisation du lithium (Li) a révolutionné l’industrie et donné un essor décisif à cette vieille idée qu’est le véhicule électrique. Tesla marque l’histoire automobile en sortant en 2008 son roadster, qui équipé de batteries lithium-ion, dispose d’emblée de 340 km d’autonomie et atteint plus de 200 km/h. En effet, la voiture électrique devient désormais une solution réaliste grâce au lithium qui permet aux batteries de sortir de la malédiction historique d’un mauvais rapport poids/puissance/autonomie/prix des autres technologies. Le lithium est un métal assez abondant, même s’il n’existe pas à l’état pur et doit être transformé. Il est léger, à fort potentiel électrochimique et donc à haute densité d’énergie. Il possède trois électrons et trois protons et a la faculté de libérer facilement un électron.  Ces propriétés ont permis un développement considérable des batteries dans tous les usages mobiles et stationnaires et le démarrage de l’industrie du véhicule électrique. La consommation de lithium a doublé pendant la décennie 2010.

La production du lithium vient de deux sources, les saumures de lacs salés en partie asséchés (« salars ») et le minerai. La production mondiale 2019 est de 70 000 T, pour les salars et 77 000 t pour le minerai. Cette production est concentrée en Australie, Chili et Argentine, mais de nombreux projets d’exploitation existent dans le monde, y compris en France. On estime les réserves connues à 17 millions de tonnes. Les piles et batteries représentent 65% de l’utilisation de la production mondiale de lithium et cette part est appelée à croître fortement.

Par ailleurs, l’industrie minière est connue pour une gestion réactive et pragmatique des réserves, mettant en production les ressources connues en fonction de la demande et du niveau des prix. La notion de réserve est donc toujours relative, il ne faudrait parler que de potentiel dans des conditions de demande et de prix déterminées. Il faut noter que le lithium contenu dans les piles et batteries est parfaitement recyclable, plusieurs usines fonctionnent déjà dans le monde. Une batterie de véhicule électrique contient de 7 à 15 kg de lithium, ce qui est marginal dans le poids des batteries.

La demande de Lithium à faible empreinte environnementale gagne du terrain depuis quelques années, pourquoi et comment la géothermie pourrait-elle répondre à cette exigence ?  

La demande de lithium a suivi la multiplication des usages et l’augmentation des volumes, mettant en avant une problématique classique de l’industrie minière, les conditions environnementales d’exploitation et de recyclage des métaux.  Or le véhicule électrique est présenté par les constructeurs et les gouvernements comme un véhicule écologique, propre, zéro émission, image qui ne peut être entachée par des conditions environnementales et sociales contestables de production des composants de la batterie. Il est clair que l’acceptabilité, et donc le succès, des politiques de développement du véhicule électrique implique que la qualité environnementale du processus industriel soit irréprochable.

Curieusement, les travaux sur les ressources européennes et françaises en lithium n’ont pas fait l’objet d’investissements significatifs jusqu’à présent. En effet les ressources étaient jugées suffisantes et non stratégiques pour les besoins industriels courants, notamment dans l’industrie de la céramique et du verre, ou des lubrifiants, ainsi qu’une multitude d’utilisation ne représentant que des volumes très faibles. Il est évident que la croissance des véhicules électriques change totalement la donne et oblige les producteurs miniers et les pays à reconsidérer leur stratégie d’analyse de leurs réserves. Le BRGM a lancé en 2018 une étude sur les capacités françaises en lithium contenus dans les roches dures (minéraux lithinifères) pour identifier les ressources et les conditions d’exploitation. 41 sites ont été identifiés, essentiellement dans le Massif central et la Bretagne granitiques. En 2018 les ressources européennes sont estimées à 52 millions de tonnes d’oxyde de lithium, soir 24 Mt de lithium métallique. Il y avait  en Europe en 2018  527 gisements potentiels de lithium , 39 projets et 15 compagnies recensés. Le Portugal, l’Espagne, la France, l’Autriche et la Finlande représentent 70% de ce potentiel.

La difficulté de l’extraction et de la production de lithium à partir de minéraux lithinifères tient à la grande diversité des situations impliquant des procédés d’extraction variés. Dans tous les cas il faut concasser la roche et extraire le carbonate de lithium par un procédé chimique.

Les saumures géothermales d’Alsace - Soulz-Sous-Forêts, Cronenbourg - étaient déjà identifiées dans le rapport du BRGM sur le lithium de 2012 et présentaient des conditions techniques intéressantes en concentration (200 mg/l) et en possibilité d’exploitation. Electricité de Strasbourg et Fonroche Géothermie ont confirmé la présence de lithium lors de forages profonds en vue de construire des centrales électriques géothermiques.

Le consortium EuGeLI – pour European Geothermal Lithium Brine -, brine signifiant « saumure », rassemblant neuf partenaires industriels, dont PSA, EDF, BASF, Eramet , et des centres de recherche, le BRGM et l’IFP Energies nouvelles. Lancé en janvier 2019, sonobjectif de valider un procédé développé par l’industriel Eramet et de mettre au point un procédé rentable de filière industrielle allant de l’extraction au raffinage à partir des ressources géothermales européenne. Il prévoit des essais pilotes sur le site d’une centrale géothermique en Alsace. Ce projet financé par l’Union européenne doit remettre ses conclusions en décembre 2021. L’intérêt de ce projet est de réduire la pollution en insérant l’extraction du lithium dans le processus de forage et d’utilisation des eaux profondes. Il est évident que la production de lithium comme produit fatal serait un avantage économique. Mais après l’étude, il faudra monter un pilote industriel pour valider toutes les hypothèses techniques et économiques, comme els conditions environnementales,  et on ne peut envisager la production de lithium avant 5 ans.

Via cette méthode, quelle quantité la France peut-elle espérer produire de "lithium propre" ? Est-ce suffisant pour les besoins français ?

L’industrie des batteries est mondiale. Elle est aujourd’hui dominée par les chinois CATL et Byd, le coréen LG, le japonais Panasonic et le groupe Envision-AESC, d’origine japonaise. L’approvisionnement des constructeurs est diversifié pour des raisons de technique, de prix et de sécurité d’approvisionnement. Il est peu probable que l’hypothèse d’une production de lithium propre en France pour les batteries change ces données de base de l’industrie. Toutefois, l’Europe cherche à développer son autonomie de production de batteries pour maîtriser la filière complète du véhicule électrique avec le lancement de plusieurs projets industriels, avec les sociétés Northvolt en Allemagne , et ACC, (Automotive Cells Company), co-entreprise entre Total et PSA en France. Mais ces producteurs de batterie s’approvisionneront en fonction des prix du marché. Il est utopique d’imaginer une batterie française utilisant du lithium français.

Combien de temps faudra-t-il attendre avant que la France soit équipée de batterie au lithium sans carbone afin d'alimenter les voitures ?

Il est considéré que les solutions actuelles de batteries Lithium-ion vont continuer à dominer la décennie 2020. Les investissements industriels consentis dans la Megafactories de batteries impliquent une certaine stabilité technique, qui n’exclut pas des innovations sur la composition de l’anode et de la cathode des batteries Lithium-ion. Les laboratoires de recherche du monde entier travaillent à une solution qui permettrait d’accroître l’autonomie des véhicules – on vise entre 700 et 800 km en fin de décennie – et de réduire le temps de recharge. De nombreuses voies sont explorées, notamment la batterie à électrolyte solide, mais restent encore théoriques. C’est la raison pour laquelle la filière lithium peut et doit encore s’améliorer sur le plan environnemental pour répondre aux attentes de la société et du marché.

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