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Le lithium est il vraiment bon pour l’environnement ?

Afin de lutter contre les conséquences du réchauffement climatique, beaucoup de pays se tournent vers les énergies renouvelables. Nos écrans de télévision regorgent de publicités pour les véhicules électriques. En théorie plus propres que les véhicules thermiques, ils comportent actuellement deux handicaps majeurs : leur prix et leur autonomie. Le prix d’achat à la source n’est jamais mentionné pour ne pas effrayer les clients potentiels ; on ne nous parle que de mensualités. De plus, l’autonomie indiquée dans les publicités est théorique et ne prend pas en compte le nombre de passagers, le poids des bagages, ou l’effet des basses températures – donc du chauffage – sur le nombre de kilomètres pouvant être parcourus dans ces conditions.

Le lithium est la clé de voûte de tous les véhicules électriques. Il n’existe pas à l’état libre : il est dispersé dans les roches, l’argile et la saumure, un mélange d’eau et de sels. Son extraction est lente, énergivore et nécessite de très grandes quantités d’eau, une ressource de plus en plus rare.

Les réserves de ce minerai dans le monde étaient de 26 millions de tonnes en 2022, un chiffre bien en dessous des réserves estimées, qui tournent autour des 100 millions de tonnes. Trois pays se partagent l’essentiel de la production mondiale : l’Australie, avec 47% ; le Chili, avec 30%, et la Chine, avec 15%.

La société chilienne SQM extrait du lithium dans le désert de l’Atacama, dans le nord du Chili. (Crédit photo: Reuters / Ivan Alvarado)

La moitié des réserves de lithium se situe dans les magnifiques salars de Bolivie, du Chili et d’Argentine qui sont en passe d’être défigurés par des entreprises multinationales dont le seul but est de faire du profit, avec un mépris total pour l’environnement. J’ai eu la chance de visiter ces salars il y a quelques années – celui d’Uyuni en particulier – et je peux affirmer que leur saccage serait une catastrophe environnementale.

Le salar d’Uyuni, une merveille de la nature (Photo: C. Grandpey)

En France, la société Imerys projette d’ouvrir à Échassières, dans l’Allier, une très grande mine de lithium. Elle inclurait 30 hectares de site industriel, des galeries à 400 mètres sous terre, sans compter les infrastructures de chargement de fret, de traitement des déchets, etc. Un tel projet va consommer beaucoup d’électricité et beaucoup d’eau. 600 000 mètres cubes par an seront prélevés dans la Sioule, avec des conséquences faciles à imaginer en période de canicule. La Commission nationale du débat public a organisé des réunions publiques sur le sujet et les opposants au projet se mobilisent pour faire entendre leurs objections, qui sont nombreuses.

La carrière de kaolin d’Echassières. (Crédit photo : AFP – Cormon Francis)

Les promoteurs de la mine d’Échassières font valoir que l’extraction se ferait dans de meilleures conditions en France, en minimisant les dommages écologiques et en recyclant l’eau utilisée. Ce sont des arguments fallacieux car tout le monde sait qu’une mine ne peut pas vraiment être écologique. Même avec toutes les précautions du monde, l’activité minière porte atteinte à l’environnement local.

Dans sa rubrique Zéro Emission sur France Info, François Gemesse, membre du GIEC, a déclaré : « Le cas de la mine d’Échassières illustre bien la double contradiction de la transition. La première, c’est que tout le monde veut des batteries au lithium, mais personne ne veut que le lithium soit extrait près de chez soi. »

Photo: C. Grandpey

Du lithium dans un volcan // Lithium in a volcano

A l’heure des voitures électriques, on parle beaucoup – mais pas assez à mon avis – du lithium, composant essentiel des batteries de cette nouvelle génération de véhicules. J’ai attiré l’attention dans plusieurs notes sur les dégâts causés à l’environnement par l’extraction de ce minéral. En particulier, en Amérique du Sud, on se dirige vers un saccage des salars comme celui d’Uyuni en Bolivie, l’un des lieux les plus extraordinaires que j’aie jamais visités.

On apprend aujourd’hui qu’une couche d’argile dans le cratère du volcan McDermitt, dans l’ouest des Etats-Unis, pourrait contenir 20 à 40 millions de tonnes de lithium. Il s’agit d’une région du comté de Humboldt dans le Nevada. C’est une plaine, riche en sel, qui recouvre une très ancienne zone volcanique, juste au sud de la limite entre l’Oregon et le Nevada. Ce gigantesque cratère volcanique, formé il y a 16 millions d’années, aurait une réserve de ce minéral qui dépasserait celle du salar d’Uyuni et ses 10,2 millions de tonnes.

L’annonce de ce nouveau gisement provient d’une des entreprises minière reconnue et déjà présente sur site, Lithium Americas, qui a publié ses résultats via un article scientifique dans la revue Science Advances, fin août 2023.

Cette zone volcanique est connue depuis longtemps (voir mes notes du 29 janvier et du 27 février 2021) . La caldeira McDermitt s’étend sur plusieurs dizaines de kilomètres carrés de superficie et compte déjà deux gisements bien identifiés dans la zone Sud : celui de Thacker Pass, développé par Lithium Americas, ainsi qu’un autre porté par Jindalee Resources. Dans les deux cas, des années d’exploration, de forages et d’études ont permis de prouver que les gisements font partie des plus grands des Etats-Unis.

L’approbation de la mine de Thacker Pass faisait partie des dernières décisions de l’administration Trump pour accélérer les projets énergétiques et miniers. Contrairement à certains autres projets signés à la hâte par Donald Trump dans les derniers jours de sa présidence et critiqués par les Démocrates, la production de lithium pourrait renforcer le projet de Biden visant à faire sortir l’économie américaine des combustibles fossiles. L’administration Trump considérait le lithium comme l’un des minéraux essentiels à la sécurité nationale et expliquait que son extraction pourrait permettre aux Etats Unis de se passer de l’approvisionnement étranger. Pour Biden, l’augmentation de la production nationale pourrait permettre de réduire le prix d’un élément clé de son plan climatique. Cela permettrait de proposer des offres intéressantes  aux consommateurs et les inciter à échanger leurs voitures à essence contre des voitures électriques.

Une grande partie du lithium de la planète provient d’Australie et d’Amérique du Sud où les entreprises chinoises sont fortement investies. Thacker Pass serait la deuxième mine de lithium en exploitation commerciale aux États-Unis, à côté d’une installation déjà implantée au Nevada et qui prévoit d’investir entre 30 et 50 millions de dollars pour doubler sa production. Ailleurs dans le pays, des milliers de concessions d’exploitation du lithium sont en attente de validation. Elles appartiennent à des spéculateurs qui pensent que les constructeurs automobiles vont augmenter leurs investissements dans les véhicules électriques.

Source : Médias internationaux.

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In the age of electric cars, we talk a lot – but not enough in my opinion – about lithium, an essential component of the batteries of this new generation of vehicles. I have drawn attention in several posts to the damage caused to the environment by the extraction of this mineral. In particular, in South America, we are heading towards a salar rampage like that of Uyuni in Bolivia, one of the most extraordinary places I have ever visited.
We learn today that a layer of clay in the crater of the McDermitt volcano, in the western United States, could contain 20 to 40 million tons of lithium. It is an area in Humboldt County, Nevada. It is a plain, rich in salt, which covers a very ancient volcanic zone, just south of the border between Oregon and Nevada. This gigantic volcanic crater, formed 16 million years ago, would have a reserve of this mineral which would exceed that of the Uyuni salar and its 10.2 million tonnes.
The announcement of this new deposit comes from one of the mining companies already present on site, Lithium Americas, which published its results via a scientific article in the journal Science Advances, at the end of August 2023.
This volcanic area has been known for a long time (see my posts of January 29th and February 27th, 2021). The McDermitt caldera extends over several dozen square kilometers and already has two well-identified deposits in the southern zone: that of Thacker Pass, developed by Lithium Americas, as well as another carried by Jindalee Resources. In both cases, years of exploration, drilling and studies have proven that the deposits are among the largest in the United States.

The approval of the mine is among the last decisions issued by Trump’s Department of Interior to advance energy and mining projects. Unlike some other projects signed in a hurry by Donald Trump in his final days, lithium production could bolster Biden’s plans to transition the economy away from fossil fuels.

The Trump administration listed lithium among the minerals critical to national security and thought mines could help wean the country off of foreign supply. For Biden, boosting domestic production could potentially lower the price tag on a key component of his climate plan: offering rebates to consumers to trade in gas-powered for electric cars.

Much of the world’s lithium supply comes from Australia and South America, where Chinese firms are heavily invested. Thacker Pass would be the second commercial lithium mine in operation in the U.S., following a central Nevada facility that plans to invest between 30 and 50 million dollars to double production. Elsewhere, thousands of claims for the mineral have been staked on federal lands by speculators who anticipate carmakers will expand investments into electric vehicles.

Source : International news media.

 

Vue du site de Thacker Pass (Source : Lithium Americas)

Sites d’extraction du lithium aux Etats Unis (Source : Proactive Investors)

Salar d’Uyuni (Photo: C. Grandpey)

Du lithium en France!

En ce 24 octobre 2022, les médias français annoncent avec tambours et trompettes l’exploitation d’un gisement de lithium dans l’Allier. Ce sera le premier en France.

L’une des plus grandes mines européennes de lithium, minerai essentiel dans la fabrication des batteries électriques et qui devrait permettre aux voitures de se passer du pétrole et son cortège de gaz à effet de serre, verra le jour d’ici à 2027.
Le projet « Emili », annoncé par le groupe français de minéraux industriels Imerys, aidera l’Europe à se défaire de sa dépendance de la Chine pour le lithium nécessaire aux batteries des voitures électriques qui devraient être les seuls véhicules neufs à pouvoir être vendus dans l’Union européenne à partir de 2035.
On apprend qu’il a fallu 18 mois de sondages et d’études effectués dans le sous-sol d’une carrière de kaolin détenue depuis 2005 par le groupe Imerys à Beauvoir (Allier) pour confirmer l’intérêt économique de la mine.
Le projet, qui se veut exemplaire sur le plan environnemental et climatique, devrait donc réduire drastiquement nos besoins d’importation de lithium. Il sera soutenu par le gouvernement français.

Les concentrations et quantités de lithium ont été jugées très attractives à Beauvoir qui accueille depuis 1850 une carrière produisant 30.000 tonnes de kaolin par an destiné à la porcelaine ou au carrelage.
On estime actuellement que le gisement de Beauvoir recèle environ un million de tonnes d’oxyde de lithium, soit beaucoup plus que ce que les estimations initiales de 320 000 tonnes du BRGM. Selon Imerys, cela devrait permettre de produire 34 000 tonnes d’hydroxyde de lithium par an à partir de 2028 pour une durée d’au moins 25 ans, et équiper l’équivalent de 700 000 véhicules électriques en batteries lithium-ion par an.

Une telle infrastructure devrait être très positive au niveau de l’emploi. On parle de 1000 emplois directs et indirects en Auvergne-Rhône-Alpes, sur deux sites : la mine d’extraction souterraine du mica contenant le lithium, entre 75 et 350 mètres de profondeur, et une usine de purification des minéraux et de transformation en hydroxyde de lithium, à moins de 100 kilomètres de la mine.

Comme indiqué plus haut, le projet se veut exemplaire sur le plan environnemental et climatique. Imerys a annoncé que la mine adopterait un standard international en cours d’élaboration – IRMA – qui vise à réduire les rejets toxiques et à minimiser la consommation d’eau. reste à savoir ce qu’en pensent les écologistes qui ne se sont pas encore exprimés.

Source: Médias français.

N’étant pas du tout spécialiste de ce domaine, je me garderai bien de formuler des critiques sur le projet français d’extraction et de traitement du lithium. J’ai attiré l’attention dans plusieurs notes (celle du 12 novembre 2018, en particulier) sur l’impact environnemental désastreux de l’exploitation du lithium en Amérique du Sud. Il semblerait toutefois que de nouvelles techniques de traitement du minerai soient en train de se mettre en place, comme je l’ai expliqué le 20 septembre 2022 dans un article sur la Salton Sea en Californie…

Vue de la mine de Beauvoir (Source: Imerys)

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)