Le lithium de la Salton Sea (Californie) // The Salton Sea lithium (California)

À environ 60 kilomètres au nord de la frontière entre la Californie et le Mexique se trouve la mer de Salton – Salton Sea. Il s’agit d’une vaste étendue d’eau qui a été autrefois un lieu de divertissement très populaire. Aujourd’hui, c’est fini. La contamination de l’eau et des décennies de sécheresse ont fait d’effondrer son écosystème et ont donné naissance à des villes fantômes.
Au sein de cette catastrophe environnementale, la California Energy Commission estime qu’il y a suffisamment de lithium dans la Salton Sea pour répondre à toute la demande future des États-Unis et à 40 % de la demande mondiale. C’est une bonne nouvelle pour l’industrie des véhicules électriques, car le lithium est le dénominateur commun à tous les types de batteries alimentant ces véhicules.
En général, l’extraction du lithium se fait soit par une exploitation à ciel ouvert, soit par des bassins de décantation et d’évaporation où on pompe la saumure contenant du lithium à la surface. Ces deux méthodes ont un énorme impact sur l’environnement. De plus, elles sont souvent très gourmandes en eau; elles génèrent aussi beaucoup de contamination et de déchets, comme on peut le voir en Amérique du Sud.
A côté de ces modes d’extraction traditionnels, trois entreprises autour de la Salton Sea développent des procédés chimiques pour extraire le lithium de manière beaucoup plus propre, en tirant parti des riches ressources géothermiques de la région. Près de la Salton Sea, il y a déjà 11 centrales géothermiques en activité, dont 10 appartiennent à BHE Renewables, la division des énergies renouvelables de Berkshire Hathaway.
Le président de BHE Renewables a déclaré : « Nous pompons déjà 190 000 litres de saumure par minute dans l’ensemble de nos 10 installations géothermiques et nous utilisons la vapeur de cette saumure pour générer de l’énergie propre.
Deux autres sociétés, EnergySource and Controlled Thermal Resources (CTR) développent également des installations géothermie-lithium à côté de la Salton Sea. General Motors a déjà promis de s’approvisionner en lithium auprès de la CTR.
Cette nouvelle industrie pourrait être une aubaine économique majeure pour la région, où la majorité de la communauté mexicaine-américaine est confrontée à des taux élevés de chômage et de pauvreté et souffre de problèmes sanitaires à cause de la poussière toxique qui s’échappe du lit asséché de la Salton Sea.
Fin mars 2022, le président Joe Biden a cautionné le Defense Production Act pour stimuler la production de minéraux pour batteries de véhicules électriques tels que le lithium, le nickel, le cobalt, le graphite et le manganèse.
Le problème, c’est que l’extraction du lithium à partir de saumures géothermiques n’a jamais été réalisée à grande échelle. Il reste donc à voir si l’industrie des véhicules électriques, les populations locales et l’environnement bénéficieront réellement de cette nouvelle technologie d’extraction du lithium.
Ce n’est pas la première fois que l’on s’intéresse à l’extraction du lithium dans la Salton Sea. La start-up Simbol Materials a construit une usine de démonstration, mais elle a cessé ses activités en 2015 et n’a jamais développé d’infrastructures à l’échelle commerciale.
Depuis cette époque, la demande de lithium a explosé et, après avoir fortement chuté en 2018, les prix augmentent à nouveau, ce qui encourage des projets qui n’auraient peut-être pas été rentables auparavant. Si le trio d’entreprises mentionné ci-dessus peut prouver que sa technologie est opérationnelle, il pourra tirer beaucoup d’argent des centaines de milliers de tonnes de lithium disponibles dans la région.
Selon un responsable de la CTR, le gisement de Salton Sea, pleinement exploité, pourrait fournir plus de 600 000 tonnes de lithium par an, alors que la production mondiale est inférieure à 400 000 tonnes actuellement. Contrairement à Berkshire Hathaway et EnergySource, la CTR n’a pas de centrales géothermiques dans la région. La compagnie construit donc une installation conjointe de récupération géothermique et de production de lithium. Actuellement, la CTR construit une usine de démonstration et prévoit d’ouvrir sa première installation de production à grande échelle d’ici le début de l’année 2024. Elle fournira alors 20 000 tonnes de lithium à General Motors. La première usine de la CTR devrait coûter environ un milliard de dollars, mais les trois sociétés s’attendent à ce que ce prix baisse à mesure que la technologie se développera.
La CTR utilise la technologie d’échange d’ions pour récupérer le lithium. Avec cette méthode, la saumure géothermique s’écoule à travers des réservoirs remplis de billes de céramique, qui absorbent le lithium de la saumure. Lorsque les billes sont saturées, le lithium est éliminé avec de l’acide chlorhydrique et il reste du chlorure de lithium. Il s’agit d’un produit intermédiaire que la CTR prévoit de raffiner sur place, ce qui donnera du carbonate de lithium ou de l’hydroxyde de lithium. Il s’agit d’une poudre prête à être traitée et transformée en précurseurs chimiques, puis transformée en cellules de batterie.
La société Berkshire Hathaway utilise également la technologie d’échange d’ions, mais elle n’a pas divulgué le processus de fabrication..

EnergySource a développé une technologie connue sous le nom de Integrated Lithium Adsorption Desorption, ou ILiAD, et va construire une usine à grande échelle qui devrait être opérationnelle d’ici 2024.
Il convient de noter que les trois sociétés prévoient de raffiner le lithium sur place, un processus qui se déroule normalement à l’étranger. Toutefois, elles ne sont pas équipées pour gérer des étapes suivantes, telles que le traitement chimique et la fabrication de cellules de batteries, qui se déroulent encore principalement en Asie.
La nouvelle industrie pourrait avoir un impact majeur sur Imperial Valley dans la région de la Salton Sea, où de nombreux habitants à faible revenu travaillent dans l’agriculture et où le taux de chômage est de 12%, plus de trois fois la moyenne nationale.
La Californie a mis sur pied la Lithium Valley Commission afin que le gouvernement, l’industrie et les parties prenantes de la population puissent se réunir et analyser les opportunités potentielles que l’extraction du lithium pourrait apporter.
Les écologistes voient également ce développement technologique comme une opportunité de restaurer l’habitat dans la mer de Salton. Alors que la Californie travaille sur le problème depuis des années, les défenseurs de l’environnement poussent l’État à accélérer les projets impliquant la création d’étangs à faible salinité où des espèces de poissons et d’oiseaux pourraient prospérer. Avec l’excédent budgétaire de l’Etat, les choses commencent enfin à bouger.
Alors que les projets miniers d’extraction du lithium font face à des réactions négatives dans d’autres parties des Etats Unis, il semble que l’extraction du lithium dans la Salton Sea fédère la plupart des parties prenantes. La grande question maintenant est de savoir si cela fonctionnera.

Source: CNBC.

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About 60 kilometers north of the California-Mexico border lies the Salton Sea. Though the lake was once a popular entertainment spot, water contamination and decades of drought have contributed to a collapse of its ecosystem and given rise to ghost towns.

But amid this environmental disaster, the California Energy Commission estimates that there is enough lithium at the Salton Sea to meet all of the United States’ future demand and 40% of the world’s demand. This is good news for the booming electric-vehicle industry, as lithium is the common denominator across all types of EV batteries.

Traditionally, lithium extraction involves either open-pit mining or evaporation ponds, which work by pumping lithium-containing brine to the surface and waiting for the water to dry up. Both of these methods have huge land footprints, are often very water intensive and can create a lot of contamination and waste, as can be seen in South America.

However, three companies at the Salton Sea are developing chemical processes to extract lithium in a much cleaner way, taking advantage of the Salton Sea’s rich geothermal resources. Near the lake, there are already 11 operating geothermal power plants, 10 of which are owned by Berkshire Hathaway’s renewable energy division, BHE Renewables.

Says the president of BHE Renewables: “We are already pumping 190,000 liters of brine per minute across all of our 10 geothermal facilities to the surface and we’re using the steam from that brine to generate clean energy.”

Two other companies, EnergySource and Controlled Thermal Resources, or CTR, are also developing joint geothermal-lithium facilities at the Salton Sea, and General Motors.

This new industry could be a major economic boon to the region, where the majority Mexican-American community faces high rates of unemployment and poverty and suffers health impacts from the toxic dust that blows off the Salton Sea’s drying lake bed.

At the end of March 2022, President Joe Biden invoked the Defense Production Act to boost production of EV battery minerals such as lithium, nickel, cobalt, graphite and manganese.

But extracting lithium from geothermal brines has never been done before at scale, so it remains to be seen whether the electric-vehicle industry, the local community and/or the environment will actually benefit.

This is not the first time there has been interest in lithium recovery at the Salton Sea. The start-up company Simbol Materials developed a demonstration plant, but the company ceased operations in 2015 and never developed a commercial-scale facility.

Since then, demand for lithium has shot up and, after falling sharply in 2018, prices are surging once again, incentivizing projects that might not have been economical before. If the current trio of companies can prove their technology works, they stand to make a lot of money from the hundreds of thousands of tons of lithium in the area.

According to a CTR official, the Salton Sea field, fully developed, could well serve over 600,000 tons a year, when the world production is less than 400 thousand tons now. Unlike Berkshire Hathaway and EnergySource, CTR does not have any geothermal power plants in the region, so it is building a joint geothermal and lithium recovery facility all at once. Currently, the company is constructing a demonstration plant and plans to open its first full-scale facility by the beginning of 2024, providing 20,000 tons of lithium to General Motors. CTR’s first plant is expected to cost about one billion dollars, but all three companies expect that price to drop as the technology develops further.

CTR is using ion-exchange technology to recover lithium. In this method, geothermal brine flows through tanks filled with ceramic beads, which absorb lithium from the brine. When the beads are saturated, the lithium is flushed out with hydrochloric acid, and lithium chloride remains. This is an intermediary product that CTR plans to refine on-site, yielding lithium carbonate or lithium hydroxide, a powder that’s ready to be processed and transformed into precursor chemicals and then manufactured into battery cells.

Berkshire Hathaway is also using ion-exchange technology, though the company has not revealed about how it will work.

EnergySource has developed a technology known as Integrated Lithium Adsorption Desorption, or ILiAD, and it is going to build a full-scale facility which is expected to be operational by 2024.

It should be noted that all three companies plan to refine the lithium on-site, a process that normally takes place overseas. But the companies are not equipped to handle additional steps, such as chemical processing and battery cell manufacturing, which still primarily take place in Asia.

The new industry could have a major impact on the Imperial Valley community in the Salton Sea area, where many low-income residents work in agriculture and the unemployment rate is 12%, over three times the national average.

California formed the Lithium Valley Commission so that government, industry and community stakeholders could come together and analyze the potential opportunities that lithium recovery could bring.

Environmentalists also see this technological development as an opportunity to catalyze momentum around habitat restoration at the Salton Sea. While California has been working on the problem for years, advocates are pushing the state to expedite projects that involve creating lower-salinity ponds on the dry lake bed where fish and bird species can thrive. And with the state’s budget surplus, things are finally moving.

As mining projects face community concern and backlash in other parts of the country, it seems that lithium recovery at the Salton Sea could be the rare-minerals project that unites most stakeholders. The big question right now is to know if it will work.

Source: CNBC.

 

Processus de production du lithium par géothermie

(Source: Energysource Minerals)

Voitures électriques et salars d’Amérique du Sud // Electric cars and South American salars

 A fa fin du mois de mai 2020, le président Emmanuel Macron a annoncé un vaste plan de soutien à l’industrie automobile française, victime d’un coup d’arrêt dû à la crise sanitaire. Depuis l’usine Valeo à Etaples (Pas-de-Calais), il a égrainé une série de mesures destinées à sauvegarder la filière automobile française et ses 400 000 emplois directs: renforcement des aides à l’achat de voitures électriques et hybrides, hausse des primes à la conversion des voitures polluantes… Le chef de l’Etat veut « faire de la France la première nation productrice de véhicules propres en Europe en portant à plus d’un million par an, sous cinq ans, la production de véhicules électriques, hybrides rechargeables ou hybrides » dans le pays.

Cette déclaration n’a pas vraiment convaincu les ONG de défense de l’environnement qui dénoncent, à l’instar de Greenpeace France, un plan « climaticide ». Il est vrai que les voitures électriques, si elles contribuent beaucoup moins que les véhicules thermiques à la pollution de l’atmosphère, ne sont pas exemptes de reproches, à commencer par la fabrication de leurs batteries. J’ai attiré à plusieurs reprises l’attention sur la destruction des salars sud-américains par l’extraction du lithium.

Au Chili, le désert d’Atacama détient 40 % des réserves mondiales de lithium, l’ingrédient principal utilisé pour les batteries de voitures électriques et hybrides, sans oublier les batteries des téléphones portables et des ordinateurs. C’est une véritable ruée vers l’or qui s’est déclenchée dans le « triangle du lithium », autrement dit les salars ou déserts de sel d’Argentine du Chili et de Bolivie. Le Chili reste le leader dans ce domaine avec des prix très compétitifs qui s’expliquent par des conditions d’extraction optimales. L’Argentine et la Bolivie sont en retrait. En Bolivie, le salar d’Uyuni abrite le plus important gisement de lithium au monde. Selon l’USGS, le pays disposerait de plus de 9 millions de tonnes de matière première. Ayant eu la chance d’admirer la splendeur de ce désert de sel, je suis furieux quand je lis des articles de presse qui annoncent le saccage à venir de ce désert de sel.

Comme je l’ai expliqué précédemment, le processus d’extraction du lithium consiste à évaporer l’eau où il est contenu. Les mines assèchent donc le désert. On estime à 430 milliards le nombre de litres d’eau qui ont été perdus sur le seul plateau d’Atacama. Et le mal ne fait que commencer. Le gouvernement chilien mène toutefois des études pour évaluer d’autres salars où étendre l’exploitation du lithium pour préserver ceux de l’Atacama.

Les mines d’exploitation de lithium sont gérées par des entreprises privées qui payent un loyer au gouvernement pour l’exploitation des mines. Une partie des profits est reversée sous forme de taxes qui doivent être réinvesties dans des infrastructures à Santiago.

Ce que ces habitants du désert dénoncent, ce n’est pas seulement la destruction d’un territoire ; c’est aussi la confiscation de leur droit à participer à l’avenir de leurs enfants. Ils sont d’accord pour que le pays se développe grâce à l’exploitation du lithium, mais ils veulent aussi en faire partie. Mais leur lutte est loin d’être gagnée, et il est fort à parier que le désert de sel disparaîtra, entraînant dans sa destruction des effets aussi graves que ceux de la destruction de la forêt amazonienne.

En constatant des dégâts créés par l’extraction du lithium pour permettre la fabrication de véhicules moins polluants, on se rend compte que l’on remplace des technologies fossiles par d’autres qui induisent elles aussi des problèmes environnementaux. Quelle est la solution ? Peut-être nous faudrait-il changer la manière dont nous utilisons ces technologies, ainsi que la quantité de ce que nous produisons et consommons.

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At the end of May 2020, President Emmanuel Macron announced a vast plan to support the French automobile industry which had been brought to a halt by the Covid-19 crisis. From the Valeo factory in Etaples (Pas-de-Calais), he initiated a series of measures intended to safeguard the French automotive sector and its 400,000 direct jobs: increased aid for the purchase of electric and hybrid cars, increase bonuses for the conversion of polluting cars … The French President wants to “make France the first nation producing clean vehicles in Europe by bringing to more than a million per year, within five years, the production of electric vehicles, plug-in hybrids or hybrids » in the country.”
This statement did not really convince environmental defense NGOs who, like Greenpeace France, denounce a “destructive plan for the climate.”. It is true that electric cars, if they contribute much less than thermal vehicles to air pollution, are not free from reproach, starting with the manufacture of their batteries. I have repeatedly drawn attention to the destruction of South American salars by the extraction of lithium.
In Chile, the Atacama Desert holds 40% of the world’s reserves of lithium, the main ingredient used for batteries in electric and hybrid cars, not to mention batteries in cell phones and computers. It was a real gold rush that started in the « lithium triangle », in other words the salars or salt deserts of Argentina, Chile and Bolivia. Chile remains the leader in this field with very competitive prices which are explained by optimal extraction conditions. Argentina and Bolivia are lagging behind. In Bolivia, the Uyuni Salar is home to the largest deposit of lithium in the world. According to USGS, the country has more than 9 million tonnes of this mineral. I was very fortunate to admire the splendor of this salt desert, I am furious when I read press articles announcing the coming rampage of this wonderful place.
As I explained earlier, the process for extracting lithium is to evaporate the water where it is contained. The mines therefore dry up the desert. An estimated 430 billion liters of water have been lost on the Atacama Plateau alone. And the evil is just beginning. The Chilean government is, however, carrying out studies to assess other salars where to extend the exploitation of lithium so as to preserve those of Atacama.
The lithium mines are operated by private companies that pay rent to the government for mining. Part of the profits are transferred in the form of taxes which are reinvested in infrastructure in Santiago.
What the people who live close to these deserts denounce is not only the destruction of a territory; it is also the confiscation of their right to participate in the future of their children. They agree that the country will develop thanks to the exploitation of lithium, but they also want to a part of the cake. But their struggle is far from won, and it is a safe bet that the salt desert will disappear, leading to its destruction in the same way as the Amazon rainforest is being destroyed.
When we see the damage caused by the extraction of lithium to allow the production of less polluting vehicles, we realize that we are replacing fossil technologies by others that also cause environmental problems. What is the solution ? Perhaps we should change the way we use these technologies, as well as the amount of what we produce and consume.

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Salar d’Uyuni (Photos : C. Grandpey)

Les voitures électriques sont-elles écologiques? (2) // Are electric cars environment-friendly? (2)

Dans ma note du 21 novembre, je mettais l’accent sur les problèmes environnementaux posés par l’extraction du lithium, l’un des composants essentiels des batteries de véhicules électriques.

Au vu des problèmes environnementaux qu’elle occasionne, on peut se demander si  la voiture électrique est réellement le moyen idéal de faire la transition vers un transport écologique. Est-elle toujours plus écologique qu’une voiture thermique essence ou diesel ?

On reproche souvent au diesel d’émettre des particules fines. Comme elle n’utilise pas d’énergie fossile, on pourrait penser que la voiture électrique n’en produit pas. Ce type de raisonnement est en partie erroné. En effet, une bonne partie des particules fines émises par les voitures ne l’est pas par le moteur, mais par l’abrasion des pneus, de la route et des plaquettes de frein. Donc, même avec un véhicule électrique, il y aura toujours la présence de particules fines à cause du roulage, des frottements sur la route et du freinage.

Une autre idée fausse concerne l’électricité utilisée pour faire fonctionner ces voitures. En effet, pour produire de l’électricité on utilise différentes sources d’énergie qui diffèrent d’un pays à l’autre. Par exemple, en France, l’énergie nucléaire est majoritaire. 69% de l’électricité est produite par les centrales, mais elle est également générée par le gaz (8%), le charbon (2%) et le fioul (1%). La France importe aussi une partie de son électricité de pays voisins comme l’Allemagne, la Suisse et l’Italie, et une partie de cette électricité importée est produite à partir d’énergies fossiles. Par exemple, l’électricité achetée en Allemagne est largement produite à partir du charbon. On consomme donc de l’électricité provenant indirectement des énergies fossiles. Aux Etats-Unis, où 40% de l’électricité est produite à partir du charbon, l’utilisation des voitures électriques reste donc polluante. En résumé, dans tous les pays qui n’ont pas mis en place une vraie transition énergétique vers des énergies non-fossiles, rouler en voiture électrique revient à rouler au charbon au lieu de rouler au pétrole. En France, rouler avec un véhicule électrique permet de réduire nos émissions de CO2. En revanche, comme notre électricité est produite à partir du nucléaire, nous produisons des déchets radioactifs.

L’autre gros problème des voitures électriques est qu’elles sont plus complexes à produire que les voitures à moteurs à combustion. Ainsi, lorsqu’une voiture électrique sort de l’usine, elle a beaucoup plus contribué à la pollution globale qu’une voiture conventionnelle. C’est notamment dû à la production de la batterie et au développement de composés électroniques complexes du moteur.

Je ne reviendrai pas sur les problèmes liés à l’extraction du lithium à laquelle il faudrait ajouter la question des réserves de lithium disponibles. Sommes-nous certains d’avoir suffisamment de lithium sur notre planète pour assurer la transition énergétique ? Le recyclage des batteries pose également problème car il est relativement coûteux en énergie et en termes d’impacts environnementaux.

Au final, on estime que la fabrication d’un véhicule électrique serait en moyenne 5 fois plus polluante que la fabrication d’un véhicule conventionnel. Il faut toutefois noter qu’en théorie cet écart se réduit au fur et à mesure que l’on utilise le véhicule. En effet, puisque l’utilisation d’un véhicule électrique est moins polluante, plus on l’utilise, plus on rentabilise la pollution initiale. Des chercheurs ont calculé qu’avec une utilisation longue, sur au moins 200 000 km, le véhicule électrique aura un impact 27 à 29% plus positif sur le réchauffement climatique par rapport aux véhicules essence. Si le véhicule est utilisé sur 100 000 km, cet impact tombera à 9 à 14%.  .

En résumé, la problématique de l’impact écologique des véhicules électriques est extrêmement complexe. Elle dépend des pays et de leur production énergétique, ainsi que de l’utilisation des véhicules. Elle dépend donc aussi des choix énergétiques et des évolutions technologiques qui auront lieu dans le futur. Ainsi, les technologies des batteries évoluent rapidement et leur production deviendra de plus en plus facile, ce qui pourrait améliorer l’impact des véhicules électriques dans le futur.

Source : Différents articles dans la presse nationale et internationale.

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In my note of November 21st, I shed light on the environmental issues raised by the extraction of lithium, one of the essential components in the batteries of  electric vehicles.
In view of the environmental problems it causes, one may wonder if the electric car is the ideal solution to make the transition to an ecological transport. Is it really more environmentally friendly than a petrol or diesel fuel car?
Diesel is often criticized for emitting fine particles. Since it does not use fossil energy, one might think that the electric car does not produce them. This type of reasoning is partly wrong. Indeed, a good part of the fine particles emitted by cars is not by the engine, but by the abrasion of the tires, the road and the brake pads. So, even with an electric vehicle, there will always be fine particles because of rolling, friction on the road and braking.
Another misconception concerns the electricity used to run these cars. Indeed, to produce electricity we use different energy sources that differ from one country to another. For example, in France, priority has been given to nuclear energy. 69% of our electricity is generated by nukes, but it is also generated by gas (8%), coal (2%) and fuel oil (1%). France also imports some of its electricity from neighbouring countries such as Germany, Switzerland and Italy, and some of this imported electricity is produced from fossil fuels. For example, electricity purchased in Germany is largely produced from coal. We therefore consume electricity indirectly from fossil fuels. In the United States, where 40% of electricity is produced from coal, the use of electric cars is polluting. To put it in a nutshell, in all countries that have not implemented a real energy transition to non-fossil energies, driving an electric car is like driving with coal instead of driving with oil. In France, driving with an electric vehicle reduces our CO2 emissions. On the other hand, since our electricity is produced from nuclear power, we have to deal with radioactive waste.
The other big problem with electric cars is that they are more complex to produce than conventional cars. Thus, when an electric car leaves the factory, it has contributed much more to global pollution than a conventional car. This is due in particular to the production of the battery and the development of complex electronic compounds in the engine.
I will not come back to the problems of lithium extraction, to which should be added the question of the availability of lithium reserves. Are we sure we will have enough lithium on our planet to make the energy transition? Battery recycling is also a problem because it is relatively expensive in terms of energy and environmental impacts.
In the end, it has been estimated that the manufacture of an electric vehicle would be on average 5 times more polluting than the manufacture of a conventional vehicle. It should be noted however that in theory this difference is reduced as and when the vehicle is used. Indeed, since the use of an electric vehicle is less polluting, the more we use it, the more we reduce the initial pollution. Researchers have calculated that with long-term use – at least 200,000 km – the electric vehicle will have a 27 to 29% more positive impact on global warming compared to petrol vehicles. If the vehicle is used on 100,000 km, this impact will fall to 9 to 14%. .
In summary, the problem of the environmental impact of electric vehicles is extremely complex. It depends on the countries and their energy production, as well as the use of the vehicles. It also depends on energy choices and technological developments that will take place in the future. Thus, battery technologies are evolving rapidly and their production will become easier and easier, which could improve the impact of electric vehicles in the future.
Source: Various articles in the national and international press.

Les bornes de recharge pour voitures électriques remplaceront-elles un jour les pompes à essence? (Crédit photo : Wikipedia)

Du lithium supervolcanique ? // Supervolcanic lithium ?

La majeure partie du lithium utilisé pour fabriquer les batteries lithium-ion qui alimentent les appareils électroniques modernes provient d’Australie et du Chili. Toutefois, les scientifiques de l’Université de Stanford pensent qu’il existe d’importantes réserves de lithium au sein des super volcans américains. Dans une étude publiée dans Nature Communications, les chercheurs détaillent une nouvelle méthode de localisation du lithium dans les dépôts de lacs laissés par ces super volcans.
Comme les gens vont utiliser de plus en plus de véhicules électriques et des batteries de plus en plus puissantes pour réduire l’empreinte carbone, il est important que États-Unis identifient leurs propres ressources en lithium afin de ne pas s’approvisionner uniquement chez des entreprises ou des pays étrangers.
Les super volcans connaissent des éruptions capables de produire des centaines à milliers de kilomètres cubes de magma. Ils produisent également de grandes quantités de pierre ponce et de cendres volcaniques réparties sur de vastes zones. Ces super éruptions laissent derrière elles des caldeiras qui se remplissent souvent d’eau pour former un lac, comme Crater Lake dans l’Oregon. Pendant les dizaines de milliers d’années qui suivent ces éruptions, les précipitations et les sources d’eau chaude font ressortir le lithium des dépôts volcaniques. Le lithium s’accumule, en même temps que les sédiments, au fond du lac de la caldeira où il se concentre dans une argile appelée hectorite.
L’exploration des super volcans à la recherche du lithium permettrait de diversifier l’approvisionnement à l’échelle de la planète. Les principaux gisements de lithium sont actuellement exploités à partir de la saumure dans des salars à haute altitude au Chili et dans des gisements de pegmatite en Australie. [voir ma note du 12 mai 2017]
Depuis sa découverte dans les années 1800, le lithium a été largement utilisé dans les traitements psychiatriques et les armes nucléaires. À partir des années 2000, il est devenu le composant principal des batteries lithium-ion qui fournissent aujourd’hui l’énergie à toutes sortes d’appareils, depuis les téléphones cellulaires et les ordinateurs portables jusqu’aux voitures électriques. Volvo Cars a récemment annoncé son engagement à ne produire que des nouveaux modèles de véhicules hybrides ou alimentés par des batteries à partir de 2019, signe que la demande de batteries lithium-ion continue d’augmenter.
Pour identifier les super volcans qui offrent les meilleures sources de lithium, les chercheurs ont mesuré la concentration initiale de lithium dans le magma. Comme le lithium est un élément volatil qui passe facilement de l’état solide à l’état liquide puis gazeux, il est très difficile de le mesurer directement et les concentrations d’origine sont peu connues. C’est pourquoi les chercheurs ont analysé de minuscules morceaux de magma piégés dans des cristaux pendant leur croissance dans la chambre magmatique. Ces «inclusions fluides» encapsulées dans les cristaux survivent à la super éruption et restent intactes tout au long du processus d’altération. En tant que tel, les inclusions fluides enregistrent les concentrations initiales de lithium et d’autres éléments dans le magma. Les chercheurs ont fait des lamelles avec  les cristaux pour faire apparaître ces petites poches de magma intact qui ont un diamètre de 10 à 100 microns. Ils les ont ensuite analysées dans un laboratoire de haute technologie à l’Université de Stanford.
Les chercheurs ont analysé des échantillons provenant d’une série de contextes tectoniques comme le dépôt de Kings Valley dans le champ volcanique de McDermitt  à la limite entre le Nevada et l’Oregon, dont l’éruption remonte entre16,5 et 15,5 millions d’années, et est connu pour être riche en lithium. Ils ont comparé les résultats de ce site volcanique à des échantillons en provenance du complexe de l’High Rock Caldera au Nevada, la Sierra la Primavera au Mexique, Pantelleria en Sicile, Yellowstone dans le Wyoming et Hideaway Park dans le Colorado. Ils ont conclu que les concentrations de lithium variaient considérablement en fonction du contexte tectonique du super volcan.
En plus de leur recherche du lithium, les chercheurs ont analysé d’autres éléments traces pour déterminer leur corrélation avec les concentrations de lithium. Au final, ils ont découvert une corrélation précédemment inconnue qui permettrait aux géologues d’identifier les super volcans susceptibles d’héberger des dépôts de lithium beaucoup plus facilement qu’en mesurant le lithium directement dans les inclusions fluides. En effet, les éléments traces peuvent servir de révélateur sur la concentration initiale en lithium. Par exemple, une plus grande concentration de rubidium, facilement analysable dans les dépôts, indique qu’il y a plus de lithium, alors que de fortes concentrations de zirconium indiquent qu’il existe moins de lithium.
Source: Université de Stanford.

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Most of the lithium used to make the lithium-ion batteries that power modern electronics comes from Australia and Chile. But Stanford University scientists say there are large deposits in America’s supervolcanoes. In a study published in Nature Communications, researchers detail a new method for locating lithium in supervolcanic lake deposits.

As people will use electric vehicles and large storage batteries to decrease the carbon footprint, it is important for the U.S. to identify its own lithium resources in order not to only rely on foreign companies or countries.

Supervolcanoes can produce massive eruptions of hundreds to thousands of cubic kilometres of magma. They also produce vast quantities of pumice and volcanic ash that are spread over wide areas. They appear as huge calderas that often fill with water to form a lake, like Crater Lake in Oregon. Over tens of thousands of years, rainfall and hot springs leach out lithium from the volcanic deposits. The lithium accumulates, along with sediments, in the caldera lake, where it becomes concentrated in a clay called hectorite.

Exploring supervolcanoes for lithium would diversify its global supply. Major lithium deposits are currently mined from brine deposits in high-altitude salt flats in Chile and pegmatite deposits in Australia. [see may note of 12 May 2017]

Since its discovery in the 1800s, lithium has largely been used in psychiatric treatments and nuclear weapons. Beginning in the 2000s, lithium became the major component of lithium-ion batteries, which today provide portable power for everything from cellphones and laptops to electric cars. Volvo Cars recently announced its commitment to only produce new models of its vehicles as hybrids or battery-powered options beginning in 2019, a sign that demand for lithium-ion batteries will continue to increase.

To identify which supervolcanoes offer the best sources of lithium, researchers measured the original concentration of lithium in the magma. Because lithium is a volatile element that easily shifts from solid to liquid to vapour, it is very difficult to measure directly and original concentrations are poorly known. So, the researchers analyzed tiny bits of magma trapped in crystals during growth within the magma chamber. These “melt inclusions,” completely encapsulated within the crystals, survive the supereruption and remain intact throughout the weathering process. As such, melt inclusions record the original concentrations of lithium and other elements in the magma. Researchers sliced through the host crystals to expose these preserved magma blebs, which are 10 to 100 microns in diameter, then analyzed them in a high technology laboratory at Stanford University.

The researchers analyzed samples from a range of tectonic settings, including the Kings Valley deposit in the McDermitt volcanic field located on the Nevada-Oregon border, which erupted 16.5 to 15.5 million years ago and is known to be rich in lithium. They compared results from this volcanic centre with samples from the High Rock caldera complex in Nevada, Sierra la Primavera in Mexico, Pantelleria in the Strait of Sicily, Yellowstone in Wyoming and Hideaway Park in Colorado, and determined that lithium concentrations varied widely as a function of the tectonic setting of the supervolcano.

In addition to exploring for lithium, the researchers analyzed other trace elements to determine their correlations with lithium concentrations. As a result, they discovered a previously unknown correlation that will now enable geologists to identify candidate supervolcanoes for lithium deposits in a much easier way than measuring lithium directly in melt inclusions. The trace elements can be used as a proxy for original lithium concentration. For example, greater abundance of easily analyzed rubidium in the bulk deposits indicates more lithium, whereas high concentrations of zirconium indicate less lithium.

Source: Stanford University.

Le lithium sera-t-il un jour extrait des sédiments au fond de Crater Lake? Il faut espérer que l’appât du gain ne viendra pas souiller ce site superbe. (Photo: C. Grandpey)