Quest to Min Seawater for Lithium Advances

Des chercheurs de l'Agence japonaise de l'énergie atomique ont mis au point une nouvelle méthode de traitement de l'eau de mer pour extraire le lithium, un élément qui joue un rôle clé dans les batteries avancées pour véhicules électriques et qui, si les prévisions actuelles pour le marché des véhicules électriques s'avèrent exactes, pourrait être en pénurie avant la fin de la décennie.

Écrire dans le nouveau numéro de la revue Dessalement , Tsuyoshi Hoshino, scientifique au Rokkasho Fusion Institute de la JAEA, proposé une méthode pour récupérer le lithium de l'eau de mer par dialyse. Encore à des années de commercialisation, le système est basé sur une cellule de dialyse avec une membrane constituée d'un matériau supraconducteur. Le lithium est le seul ion de l'eau de mer qui peut traverser la membrane, du côté de l'électrode négative de la cellule au côté de l'électrode positive.

La méthode montre une bonne efficacité énergétique et est facilement évolutive, écrit Hoshino.

Le travail de Hoshino rejoint une longue tradition qui comprend à la fois de nouvelles façons de récupérer le lithium et le rêve plus large d'exploiter la mer à la recherche de minéraux précieux. Les gens ont extrait le sel de la mer pendant des éternités. L'histoire de l'exploitation minière des fonds marins remonte à 1872, lorsque le HMS Challenger , un navire océanographique britannique, a découvert du manganèse au fond de l'océan. Au milieu du XXe siècle, les gens avaient commencé à essayer d'extraire les vastes richesses minérales dissoutes dans l'eau de mer - une tâche difficile compte tenu des faibles concentrations de minéraux récupérés. Aujourd'hui, une industrie florissante extrait le magnésium de l'eau de mer, mais la production économique de lithium à partir de la mer s'est avérée insaisissable. L'élément se trouve à des concentrations extrêmement faibles dans l'océan et a déjà une chaîne d'approvisionnement établie, principalement à partir de lacs salés d'Amérique du Sud.

Si la méthode d'Hoshino s'avère efficace et économique, elle pourrait transformer un marché qui a connu beaucoup d'investissements et d'innovations supposées ces dernières années, mais qui est resté obstinément résistant aux nouvelles technologies et aux nouvelles sources d'approvisionnement. La majeure partie du lithium est encore récupérée aujourd'hui comme elle l'a été pendant un demi-siècle : par évaporation de la saumure recueillie dans les lacs salés des vallées fermées de certaines régions du Chili, de l'Argentine et de la Bolivie.

Les prédictions de pénuries d'approvisionnement en lithium sont apparues avec une fréquence croissante ces dernières années. De nombreux analystes, mais pas tous, estiment que la demande croissante des fabricants de batteries pour véhicules électriques, en particulier Tesla, dont la prochaine Gigafactory devrait presque doubler la demande mondiale de lithium, est sûr d'épuiser les fournitures provenant de sources traditionnelles.

Je pense que nous verrons des pénuries, déclare Simon Moores, responsable du cabinet de conseil en minéraux et mines Benchmark Intelligence. Un nouvel approvisionnement est nécessaire maintenant, et il le sera à l'avenir, même si une fraction des expansions prévues dans la production de batteries se produit.

Le suivi des prix du lithium par Benchmark montre une augmentation constante au cours des dernières années, et Moores ne prévoit pas de baisse des prix de si tôt. Cela alimente la R&D au niveau le plus élémentaire, comme pour le travail de Hoshino, et stimule de nouveaux investissements dans les lacs salés qui pourraient produire du lithium, en particulier au Nevada, où Tesla construit la Gigafactory. (Voir Massive Nevada Factory de Tesla aura besoin de résultats massifs pour payer.)

Dajin Resources, basé à Vancouver, a récemment publié résultats d'analyse de lithium de sa propriété Alkali Lake dans le comté d'Esmeralda, Nevada, montrant des concentrations prometteuses de lithium. La société possède également des terres dans la région de Teels Marsh, dans le comté de Mineral. Dajin prévoit de récupérer le lithium en utilisant des méthodes conventionnelles, a déclaré le président Brian Findlay.

Il existe un certain nombre de technologies différentes et intéressantes, mais elles commencent toutes avec une saumure à haute concentration, explique Findlay. Et la technologie éprouvée la plus simple est l'évaporation. En effet, il est difficile de rivaliser avec un processus naturel.

Cela n'empêche pas les entrepreneurs et les chercheurs d'essayer. L'une des méthodes les plus intéressantes est l'osmose inverse, une technique qui pourrait, en théorie, extraire le lithium beaucoup plus rapidement que les 18 à 24 mois nécessaires à l'évaporation de la saumure. (L'un des problèmes structurels de l'industrie actuelle de la production de lithium est qu'en raison du long délai nécessaire à l'évaporation, il est difficile d'augmenter rapidement la production en réponse à une nouvelle demande.) Matériaux symboliques , basée à Pleasanton, en Californie, souhaite utiliser l'osmose inverse pour éliminer le lithium des eaux usées provenant de la centrale géothermique de Featherstone, près de la mer de Salton en Californie. Ce serait une solution élégante, combinant la production d'énergie propre avec la récupération du lithium pour les batteries des véhicules électriques. Mais Simbol serait à la recherche d'un acquéreur et, en février, il licencié la majorité de ses travailleurs . (Les représentants de Simbol n'ont pas répondu aux demandes de commentaires pour cet article.) Jusqu'à présent, au moins, l'osmose inverse ressemble à une autre technologie prometteuse qui n'a pas réussi à trouver de traction.

Cela nous ramène au plus grand dépôt de lithium au monde : la mer. Ces dernières années, de nouveaux procédés et matériaux, y compris graphène , se sont révélés prometteurs en faisant de l'exploitation minière de la mer une réalité. Des chercheurs de l'Université de Caroline du Nord, par exemple, ont conçu un cadre métallo-organique pour collecter les ions uranifères de l'eau de mer . Hoshino pense que sa cellule de dialyse d'eau de mer pour récupérer le lithium pourrait être commercialisée d'ici cinq ans.

Il est clair qu'à mesure que le secteur des batteries avancées se développe, ces efforts se poursuivront. Pour l'instant, cependant, il est encore difficile de rivaliser avec les processus naturels.

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