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Extraction du lithium : vers des méthodes plus propres et moins coûteuses
L’extraction du lithium, un métal essentiel pour les batteries des véhicules électriques et les systèmes de stockage d’énergie renouvelable, a longtemps été associée à des méthodes énergivores et nuisibles pour l’environnement. Cependant, des chercheurs de l’École d’ingénierie de Stanford ont récemment annoncé une avancée significative qui pourrait transformer cette industrie. Leur approche, connue sous le nom d’électrodialyse à couple redox (RCE), promet de rendre son extraction à la fois plus efficace et économique, tout en étant beaucoup plus respectueuse de l’environnement.
Les défis actuels de l’extraction du lithium
Traditionnellement, le lithium est extrait principalement de deux sources : les roches dures et les salines. Actuellement, la majorité du métal provient de salines, notamment du Salar d’Atacama au Chili. Le procédé conventionnel consiste à pomper la saumure, une solution riche en minéraux, dans de vastes bassins d’évaporation. Ces bassins, certains couvrant jusqu’à 26 km², exploitent l’énergie solaire pour évaporer l’eau, concentrant ainsi les minéraux, dont le lithium. Ce processus est non seulement lent, nécessitant environ dix-huit mois pour extraire le lithium, mais il est également extrêmement consommateur d’eau, avec près de 500 000 litres requis pour produire une tonne de métal.
D’autre part, l’extraction de lithium à partir des roches dures implique des opérations minières intensives et énergivores. Ces méthodes exigent un creusage profond et sont souvent liées à des impacts environnementaux significatifs. La concentration de lithium dans ces roches est généralement faible, rendant le processus à la fois coûteux et polluant.
Une nouvelle méthode plus efficace
La méthode développée par l’équipe dirigée par le professeur Yi Cui de Stanford, l’électrodialyse à couple redox (RCE), pourrait révolutionner l’industrie de l’extraction du lithium. Le principe de la RCE repose sur l’utilisation de l’électricité pour déplacer le lithium d’une solution de saumure à faible concentration vers une solution plus concentrée à travers une membrane électrolytique solide. Ce procédé se déroule en plusieurs étapes dans une série de cellules, chaque cellule augmentant progressivement la concentration de lithium jusqu’à ce qu’il puisse être isolé efficacement.
Quels avantages ?
Cette méthode offre plusieurs avantages notables par rapport aux techniques traditionnelles. Tout d’abord, le processus RCE consomme environ un dixième de l’électricité requise par les méthodes conventionnelles. De plus, il présente une sélectivité du lithium proche de 100 %, ce qui signifie qu’il est extrêmement efficace pour isoler le lithium sans pertes significatives. En termes de coûts, la RCE permet de réduire les frais d’extraction de lithium de manière substantielle, passant de 9 100 dollars américains à environ 3 500 à 4 400 dollars américains par tonne.
Enfin, cette technique élimine le besoin de vastes bassins d’évaporation, réduisant ainsi considérablement l’impact environnemental et ouvrant la voie à l’exploitation de saumures se trouvant dans des régions moins accessibles.
La méthode RCE de Stanford s’inscrit dans un contexte où la demande de lithium est en plein essor, alimentée par la croissance des véhicules électriques et des systèmes de stockage d’énergie renouvelable. Selon les prévisions, l’industrie automobile devra multiplier par vingt ses approvisionnements en lithium pour répondre aux besoins futurs.
Perspectives d’avenir
Néanmoins, certains défis demeurent, notamment l’adaptation de la RCE à des conditions variées de saumure et l’optimisation du processus pour une extraction rapide et sûre. Malgré ces défis, la méthode RCE de Stanford représente un pas significatif vers une extraction de lithium plus durable et économique, offrant ainsi une perspective encourageante pour l’avenir du secteur des batteries et des énergies renouvelables.