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L’importance de l’approvisionnement en lithium
Le lithium est devenu très rapidement une denrée très importante, en grande partie en raison de l’essor des véhicules électriques et de l’énergie renouvelable et de la demande massive de batteries au lithium-ion qui l’accompagne. La demande devrait continuer à croître de manière exponentielle jusqu’en 2030, ce qui rendra la demande actuelle de 1 189 000 tonnes équivalent de carbonate de lithium (LCE) petite en comparaison.
Même si la technologie des batteries au lithium-ion pourrait devenir obsolète un jour, le lithium restera probablement un élément important de la chimie des batteries, en particulier si les batteries au lithium-métal à l’état solide deviennent mainstream.
Cette croissance de la demande a entraîné des prix du lithium volatils, avec des pénuries créant de grandes hausses de prix suivies de crashes.
Cela a également rendu la sécurisation de l’approvisionnement en lithium une préoccupation stratégique, en particulier à mesure que de plus en plus d’industries en dépendent pour disposer d’un approvisionnement stable en batteries au lithium, des services publics électriques aux constructeurs automobiles.
Actuellement, la plupart des batteries et du lithium raffiné proviennent de Chine. Le minéral lui-même est principalement extrait du « triangle du lithium » (Chili, Argentine, Bolivie), de Chine et d’Australie.
La production de lithium a été plutôt lente en Amérique du Nord, malgré des ressources importantes. Ces ressources se sont révélées être encore plus importantes, avec des dépôts de lithium massifs découverts dans l’Arkansas. Cette découverte a été faite par des chercheurs de l’US Geological Survey, du département de l’énergie et de l’environnement de l’Arkansas, et publiée dans Science Advances sous le titre « Évaluation de la ressource en lithium dans les saumures de la formation Smackover du sud de l’Arkansas à l’aide de l’apprentissage automatique ».
Un nouveau triangle du lithium ?
Le triangle du lithium est cette zone frontalière en Amérique du Sud entre 3 pays qui contient d’énormes quantités de saumures riches en lithium, d’où provient une grande partie du lithium du monde.
Les États-Unis semblent avoir leur propre triangle du lithium à l’intersection de l’Arkansas, du Texas et de la Louisiane.
Et la découverte est massive, pouvant potentiellement doubler du jour au lendemain les estimations des ressources en lithium des États-Unis.
En utilisant ces cartes de lithium prédites avec des paramètres de réservoir et des informations géologiques, nous avons calculé qu’il y a 5,1 à 19 millions de tonnes de lithium dans les saumures de la formation Smackover dans le sud de l’Arkansas, ce qui représente 35 à 136 % de l’estimation actuelle des ressources en lithium des États-Unis.
Comment a-t-elle été découverte ?
On savait déjà que les dépôts de pétrole et de gaz de la région étaient également riches en saumures contenant du brome et du lithium. Cependant, les analyses précédentes ne pouvaient donner qu’une indication de la teneur en lithium à l’emplacement de l’échantillon de saumure, avec une grande variété de résultats, allant de 0,08 à 1700 mg/litre.
Ainsi, les chercheurs ont déployé une analyse par intelligence artificielle pour rassembler toutes les mesures connues et les données géologiques de la région. Comme la zone a été largement explorée pour la production de pétrole et de gaz, sa structure souterraine est plutôt bien documentée.
Dans cette étude, nous utilisons des données de concentration en lithium dans les saumures publiées et nouvellement collectées pour entraîner un modèle d’apprentissage automatique et créer une carte spatialement continue de lithium prédit dans les saumures de la formation Smackover à travers le sud de l’Arkansas en utilisant des variables explicatives géologiques, géochimiques et de température.
Cette analyse a indiqué qu’un site, la formation Smackover, était beaucoup plus prometteur que les autres.
Selon les estimations les plus basses et les plus hautes pour le volume de saumure et la concentration en lithium, la quantité totale disponible dans la formation Smackover pourrait être :
1 million de tonnes (lithium faible, volume faible).
11 millions de tonnes (lithium moyen, volume moyen).
11 millions de tonnes (lithium élevé, volume élevé).
Certaines de ces saumures ont déjà été amenées à la surface, à la suite de l’exploitation de la production de brome, ou comme sous-produit de la production de pétrole et de gaz.
Au total, environ 5 000 tonnes, ou moins de 0,1 % de la ressource en lithium disponible, ont été amenées à la surface dans les saumures comme déchets des industries du pétrole, du gaz et du brome.
Cela représente un petit pourcentage de la ressource totale disponible, mais cela aurait encore suffi à couvrir la consommation de lithium des États-Unis en 2022, illustrant le potentiel de cette ressource.
La première consiste à broyer des roches riches en lithium, comme la spodumène, qui est le type de lithium que l’Australie produit.
La deuxième est l’évaporation de saumure à l’aide de l’énergie solaire dans de vastes bassins d’évaporation. Cette méthode est très rentable, mais elle consomme également beaucoup d’eau, ne capture que 50 % du lithium disponible et entraîne une pollution importante.
Une troisième méthode est maintenant en développement : l’extraction directe de lithium.
Membres sélectifs
Les méthodes de concentration de lithium couramment utilisées reposent sur l’évaporation et/ou la concentration minérale. Au lieu de cela, l’extraction directe cible les atomes de lithium par un processus d’extraction sélectif. Cela peut être réalisé à l’aide de plusieurs méthodes :
Adsorption-based DLE, où le lithium est physiquement absorbé par un matériau dédié.
Ion Exchange-Based DLE, où le lithium est échangé contre des cations (ions positifs).
Solvent Extraction-Based DLE, où un solvant liquide organique absorbe et dissout le lithium à partir de la saumure.
Les saumures de champs pétrolifères peuvent être une ressource importante en lithium, car ces saumures se trouvent dans le monde entier, sont considérées comme un déchet des industries du pétrole, du gaz et de la saumure, et – en fonction de la viabilité des technologies d’extraction directe de lithium – ne nécessiteraient pas une grande empreinte similaire aux processus d’évaporation utilisés pour concentrer les saumures de bassin
Ils ont utilisé une nanofiltration lâche assistée par EDTA (EALNF) pour extraire le lithium. Cette méthode permet d’extraire à la fois le lithium et le magnésium en même temps, améliorant ainsi l’efficacité globale de l’opération. Auparavant, le magnésium était traité comme un déchet de l’extraction de lithium.
Le processus atteint un rejet de Mg2+ ultra-élevé (99,85 %), un flux de Li+ ultra-rapide et un facteur de séparation Li+/Mg2+ sans précédent dans des conditions industrielles.
Le magnésium est souvent présent dans la saumure et peut causer des problèmes pour l’extraction sélective de lithium. Cela a souvent conduit à ignorer de telles ressources en faveur de « saumures plus faciles ».
« Notre technologie atteint un rendement de récupération de lithium de 90 %, soit près du double de la performance des méthodes traditionnelles, tout en réduisant considérablement le temps nécessaire à l’extraction, passant de plusieurs années à quelques semaines seulement. »
C’est également moins consommateur d’eau que l’attente de l’évaporation de la saumure dans des bassins artificiels. En fait, cela produit même de l’eau douce comme sous-produit, au lieu de la consommer. Avec de nombreuses ressources en lithium dans des régions pauvres en eau, cela pourrait faire une différence.
Investir dans le lithium et la technologie des batteries
Les batteries au lithium-ion ont déjà changé le monde à plusieurs reprises, des appareils électroniques portables à l’alimentation des voitures électriques.
Ils pourraient encore le faire, ou d’autres types de batteries, en permettant un réseau d’alimentation 100 % renouvelable ou en permettant l’électrification des avions lorsqu’ils atteignent une densité d’énergie suffisamment élevée.
Vous pouvez investir dans des sociétés liées aux batteries grâce à de nombreux courtiers, et vous pouvez trouver ici, sur securities.io, nos recommandations pour les meilleurs courtiers aux États-Unis, au Canada, en Australie, au Royaume-Uni, ainsi que dans de nombreux autres pays.
Rio Tinto est un géant de l’industrie minière (le deuxième plus grand au monde), avec une forte présence dans l’extraction de fer, ainsi que dans le cuivre, l’aluminium, l’or, l’uranium, etc.
Rio Tinto devrait fournir 25 % du volume de croissance de l’approvisionnement mondial en cuivre au cours des cinq prochaines années.
Récemment, il a fait une entrée massive dans le secteur de l’extraction de lithium, avec l’acquisition du géant du lithium Arcadium Lithium, lui-même résultat de la fusion en 2023 de grands producteurs de lithium Allkem et Livent, ce qui en fait le 3e plus grand producteur de lithium au monde.
La fusion a créé une société présente à toutes les étapes de la production et du traitement du lithium. Arcadium a des plans d’expansion en place pour plus que doubler sa capacité d’ici la fin de 2028
Innovations d’Arcadium
DLE
En ce qui concerne cette acquisition, ce qui a été décrit comme « le véritable prix de Rio Tinto » est la technologie d’extraction directe de lithium (DLE) d’Arcadium. Arcadium travaille sur la DLE depuis 1996, en combinaison avec des bassins d’évaporation, et a récemment réalisé des progrès importants pour la rendre viable sur le plan commercial en tant que méthode d’extraction autonome.
“La plate-forme de technologie ILiAD combine un adsorbant sélectif de lithium supérieur avec un traitement de lit à contre-courant continu”
“Livent est le plus grand praticien et utilisateur de processus de production DLE, et nous sommes ravis qu’ils aient reconnu les avantages que ILiAD apporte à l’avenir de la DLE.
Il semble que l’expertise à long terme d’Arcadium en matière de DLE, ainsi que la « vaste gamme de saumures riches en lithium dans une grande variété de conditions » d’ILiAD, ont été une raison principale de la décision de Rio Tinto d’acquérir Arcadium, en plus de sa faible valorisation due à la nature cyclique des marchés du lithium.
Feuille de lithium
Arcadium a également développé LIOVIX, une forme de feuille de lithium imprimable qui pourrait être utilisée pour améliorer les performances des batteries, réduire les coûts de fabrication et réduire la consommation de lithium.
L’acquisition d’Arcadium a solidement établi Rio Tinto parmi les innovateurs de l’industrie minière, après son innovation dans l’extraction du cuivre grâce à sa filiale Nuton. La nouvelle technologie de Nuton permet un taux de récupération du cuivre beaucoup plus élevé à partir du minerai extrait.
En raison de ses récentes acquisitions et de nouveaux projets, Rio Tinto devrait de plus en plus être considéré comme un mineur de fer au cœur, avec un profil vert de plus en plus important et une forte croissance dans tous les métaux nécessaires à la transition énergétique, en particulier le cuivre, l’aluminium à faible teneur en carbone et le lithium.
Référence à l’étude :
1. Knierim, K. J., et al. (2024). Évaluation de la ressource en lithium dans les saumures de la formation Smackover du sud de l’Arkansas à l’aide de l’apprentissage automatique. Science Advances, 10, Article adp8149. https://doi.org/10.1126/sciadv.adp8149
Jonathan est un ancien chercheur en biochimie qui a travaillé dans l'analyse génétique et les essais cliniques. Il est maintenant un analyste boursier et écrivain financier avec un focus sur l'innovation, les cycles de marché et la géopolitique dans sa publication The Eurasian Century.
