Parmi les points à améliorer concernant la construction des voitures électriques, on trouve la nécessité d’une extraction toujours plus vertueuse des matières qui entrent dans la composition des batteries. Ainsi le lithium, pour lequel la société américaine IBC Advanced Technologies met actuellement au point une solution qui semble très prometteuse.
Que reproche-t-on aux processus actuels d’extraction du lithium en Bolivie et au Chili ? Principalement d’appauvrir les ressources en eau au détriment des populations qui vivent à proximité des salars. Ces derniers sont d’anciens lacs. Asséchés, ils ont cédé la place à de vastes étendues d’une terre blanchâtre à très forte teneur en sel. Dessous elles, se trouvent des poches souterraines contenant une saumure riche en différents éléments, dont le lithium.
Ce liquide chargé en sel aux alentours de 30 % est extrait pour être offert au soleil dans de vastes collecteurs. Au bout d’un processus qui dure un an et plus, du chlorure de lithium est obtenu, qu’il faudra encore transformer en carbonate et/ou hydroxyde qui serviront, entre autres, à fabriquer des batteries pour véhicules électriques.
Où est le problème avec l’eau douce ? La saumure et l’eau douce sont présentes dans des poches qui font parties d’un même bassin aquifère. Pomper de la saumure déclenche un phénomène de vases communicants. L’eau douce va prendre la place du liquide blanchâtre alors que la région est déjà en état de stress hydrique. A terme, c’est toute vie qui risque de disparaître de ces zones.
Le procédé mis au point par IBC Advanced Technologies dans son usine pilote DLP (Direct Lithium to Product = Production direct de lithium) installée sur le salar de Maricunga, dans la partie nord du Chili, s’appuie sur un système entièrement automatisé et baptisé Molecular Recognition Technology (MRT = Technologie de reconnaissance moléculaire).
La saumure circule dans ce dispositif en forme de colonne et chargé en billes de résine selon une recette concoctée par l’entreprise américaine. Sans avoir à procéder à une exposition au soleil ou à une quelconque étape de pré-extraction, ce schéma brille par sa sélectivité. Le lithium (concentration de 0,767 g/l) est très rapidement extrait avec un rendement supérieur à 99 %, identifié parmi les autres éléments qui entrent dans la composition de la saumure. Ainsi le magnésium (5,37 g/l), le calcium (7,2 g/l), le sodium, le potassium et le bore.
La saumure appauvrie et la faible quantité d’eau de lavage du système sont immédiatement réinjectées dans le salar afin de ne pas perturber l’équilibre aquifère du site. Le procédé DLP utilise aussi de l’eau qui est recyclée pour un nouvel usage interne. Au bout de la chaîne, on obtient directement de l’hydroxyde de lithium de qualité batterie.
« Les performances avancées du procédé DLP se traduisent par une production rapide [du lithium], respectueuse de l’environnement et très économe en eau », assure IBC Advanced Technologies. Cette sobriété, l’entreprise américaine la justifie en particulier par l’absence d’introduction de contaminants dans la procédure simple de lavage de la colonne. Ce qui permet de n’employer qu’un faible volume d’eau. En bout de cycle, il peut être injecté dans le salar.
En outre, le scénario à l’œuvre dans l’usine pilote fournit une solution concentrée et pure d’éluat de lithium (9 grammes par litre, avec une probable montée à 10 g) qui minimise le volume d’eau pour le traitement en aval. Un volume qui est recyclé et réemployé pour un nouveau cycle.
En produisant directement de l’hydroxyde de lithium monohydraté, l’architecture mise au point par l’entreprise américaine évite de passer par une étape de conversion du carbonate de lithium. Ce procédé d’ordinaire nécessaire, et dans lequel jusqu’à 20 % du lithium est perdu, est « complexe, long, coûteux, énergivore et dommageable pour l’environnement ». Il peut peser « jusqu’à plusieurs dizaines de milliers de dollars par tonne d’équivalent carbonate de lithium produite ».
Dans son communiqué de presse, IBC Advanced Technologies souligne que son procédé DLP fonctionne à température ambiante et à pression atmosphérique, avec une empreinte carbone minimale. Il n’emploie aucun solvant organique ni produit chimique agressif. Il lui faut cependant une source d’énergie, de l’électricité, qui peut être obtenu directement sur le site par des sources renouvelables.
La solution imaginée par l’entreprise américaine présente également l’avantage de ne pas avoir à transporter un produit à traiter ailleurs, puisque l’hydroxyde de lithium monohydraté est obtenu directement sur place avec une qualité qui répond aux spécifications pour la fabrication des batteries des véhicules électriques.
L’actuel démonstrateur au Chili est déjà capable de traiter quotidiennement 7,2 m3 de saumure par jour. En poussant quelques curseurs, le débit moyen quotidien de pleine capacité devrait grimper à 50,4 m3. Cet établissement pilote est exploité avec le soutien de Simco Lithium, une coentreprise entre Grupo Errazuriz (55 %) et Simbalik Group (45 %), en coopération avec la société japonaise Chori.
« Le processus DLP s’est montré bien supérieur aux procédés basés sur l’énergie solaire, les bassins d’évaporation ou l’extraction directe du lithium qui sont inefficaces, consomment de grandes quantités d’eau et nécessitent un traitement extensif, coûteux, dommageable pour l’environnement et énergivore pour produire des produits finis de qualité batterie », a mis en avant José Joaquín Matte, directeur des nouvelles activités du groupe Errazuriz.
Pour lui, « le procédé révolutionnaire DLP promet de transformer complètement le traitement du lithium et la structure de l’industrie pour sa production ». Le démonstrateur de IBC Advanced Technologies « constitue la première étape vers une production de lithium écologiquement durable et positive à partir de la saumure du salar de Maricunga ».
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