Comment une nouvelle technologie d’extraction du lithium pourrait nous aider à atteindre les objectifs des véhicules électriques

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Le monde contient de grandes quantités de lithium, un élément essentiel des batteries des véhicules électriques. Et bien que le lithium soit généralement extrait de la roche dure, la majorité des réserves mondiales de lithium se trouvent en fait dans la saumure, une eau extrêmement salée sous la surface de la Terre.

Aujourd’hui, l’extraction de la saumure consiste à évaporer la saumure dans des piscines massives aux couleurs extravagantes sur une série d’environ 18 mois, laissant derrière elle de fortes concentrations de lithium. C’est un processus simple mais inefficace qui occupe de vastes étendues de terres et qui perturbe l’environnement.

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Alors que les constructeurs automobiles du monde entier luttent pour atteindre des objectifs de production de véhicules électriques extraordinairement ambitieux, il existe un intérêt croissant à faire les choses différemment.

« L’industrie automobile a besoin d’une augmentation de 20 fois de l’approvisionnement en lithium, et il n’y a tout simplement aucun moyen d’atteindre ce type de croissance avec les technologies conventionnelles », a déclaré Dave Snydacker, fondateur et PDG de Lilac Solutions.

Lilac est l’une des nombreuses entreprises qui pilotent un ensemble de technologies nouvelles et largement non éprouvées appelées extraction directe du lithium, ou DLE, qui pourraient augmenter l’efficacité et réduire les externalités négatives du processus d’extraction de la saumure.

Au lieu de concentrer le lithium en évaporant la saumure dans de grands bassins, DLE tire la saumure directement dans une unité de traitement, la soumet à une série de processus chimiques pour séparer le lithium, puis la réinjecte sous terre. Ce processus produit du carbonate ou de l’hydroxyde de lithium de qualité batterie en quelques heures, sans qu’il soit nécessaire de transporter de la saumure concentrée vers une installation de traitement séparée.

DLE pourrait également aider à relancer le marché national de l’extraction du lithium. Aujourd’hui, la majeure partie de l’extraction de saumure de lithium a lieu dans le Salar de Atacama, un vaste salar du nord du Chili qui contient la saumure de lithium de la plus haute qualité au monde. Mais les technologies DLE nécessitent beaucoup moins de terrain et peuvent aider à libérer des ressources dans des zones où la saumure contient moins de lithium et plus d’impuretés.

Les sociétés nord-américaines Lilac Solutions, EnergyX et Standard Lithium explorent les ressources en lithium dans des régions telles que la formation Smackover de l’Arkansas, la mer de Salton en Californie et le Grand Lac Salé de l’Utah, ainsi qu’à l’étranger en Argentine, en Bolivie et au Chili. Le gouvernement chilien a même annoncé que tous les nouveaux projets de lithium devront utiliser la technologie DLE.

« Le moment est donc venu et mûr pour que cela voie le jour très, très bientôt », a déclaré Amit Patwardhan, CTO d’EnergyX.

La société d’extraction directe de lithium EnergyX construit des usines de démonstration en Argentine, au Chili, en Californie, en Utah et en Arkansas.

ÉnergieX

Faire les choses différemment

Dans un monde antérieur aux véhicules électriques, les méthodes traditionnelles d’extraction de saumure et d’extraction de roche dure suffisaient amplement à répondre à la demande mondiale de lithium.

« Le monde n’a pas eu besoin de DLE au cours des 50 dernières années. L’utilisation principale du lithium était industrielle – céramique, verre et lubrifiants », a déclaré Robert Mintak, PDG de Standard Lithium.

Mais avec la demande de véhicules électriques et les batteries lithium-ion qui les alimentent en plein essor, il y a maintenant une pénurie d’approvisionnement.

« Au cours des 10 dernières années, 90 % de la nouvelle production de lithium provient de projets de roche dure. Mais les projets de roche dure sont de plus en plus coûteux à mesure que nous entrons dans des ressources de moindre qualité. Et si vous additionnez tous les projets hard rock, il n’y a tout simplement pas assez de ressources pour atteindre les objectifs des constructeurs automobiles. Ce sont les ressources en saumure qui sont suffisamment importantes pour électrifier l’industrie automobile », a déclaré Snydacker.

Le DLE est déjà utilisé dans une certaine mesure en Argentine et en Chine, où les sociétés Livent et Sunresin mettent en œuvre une technologie commerciale qui combine le DLE avec les opérations traditionnelles des bassins d’évaporation.

Ces entreprises s’appuient toutes deux sur une technologie appelée adsorption, la seule approche commercialement éprouvée du DLE. Dans ce processus, les molécules de lithium de la saumure adhèrent à une substance adsorbante, les éliminant des impuretés environnantes. Mais les experts disent que l’extraction du lithium des adsorbants nécessite beaucoup d’eau douce, un gros problème étant donné que bon nombre des meilleures ressources de saumure au monde se trouvent dans des zones arides.

Le dernier rapport de développement durable de Livent indique qu’il utilise 71,4 tonnes métriques d’eau douce par tonne métrique d’équivalent carbonate de lithium, ou LCE, produit. Lilac a rapporté que lors des tests pilotes, il utilise entre 10 et 20 tonnes métriques d’eau douce, tandis qu’EnergyX dit qu’il utilise moins de 20 tonnes métriques.

Sunresin, basée en Chine, affirme qu’elle recycle toute son eau douce et que ses nouveaux projets fonctionneront sans bassins d’évaporation.

Mais une foule d’autres entreprises se lancent maintenant dans l’industrie, testant des technologies alternatives qui, selon elles, non seulement élimineront complètement les bassins d’évaporation, mais augmenteront les rendements tout en réduisant les besoins en énergie et en eau douce.

Nouveaux joueurs

Lilac Solutions, basée dans la région de la Baie, utilise une technologie appelée échange d’ions. Il pilote actuellement sa technologie en Argentine en partenariat avec la société australienne de lithium Lake Resources.

« Avec la perle échangeuse d’ions lilas, nous avons développé un matériau céramique. Cette céramique absorbe sélectivement le lithium de la saumure tout en libérant un proton. Une fois que le lithium est absorbé dans le matériau, nous éliminons ensuite le lithium de la perle à l’aide d’acide dilué. et qui produit un concentré de chlorure de lithium qui peut être facilement transformé en produits chimiques de qualité batterie », a expliqué Snydacker.

Lilac Solutions développe une installation d’extraction directe de lithium en Argentine en partenariat avec la société australienne de lithium Lake Resources.

Solutions lilas

Lilac s’attend à ce que son premier module à l’échelle commerciale soit opérationnel avant la fin de 2024. La société est soutenue par BMW et Breakthrough Energy Ventures, financée par Bill Gates, et Ford a signé un accord non contraignant pour acheter du lithium à son usine argentine.

EnergyX, qui est basée à la fois à San Juan, Porto Rico, et à Austin, Texas, utilise une combinaison de technologies qu’elle peut adapter à la ressource de saumure spécifique. La première étape est l’adsorption traditionnelle, suivie d’une méthode appelée « extraction par solvant », dans laquelle la saumure concentrée est mélangée à un liquide organique. Le lithium est ensuite transféré à l’organique avant d’être extrait et concentré. La filtration sur membrane est la dernière étape, qui élimine toutes les impuretés restantes.

« Donc, vous voyez toutes ces boucles et synergies qui résultent de la combinaison de ces technologies. Et c’est un autre grand différenciateur dans ce que fait EnergyX et ce qui fait vraiment baisser le coût de la technologie par rapport à n’importe qui d’autre », a déclaré Patwardhan.

EnergyX construit des usines de démonstration avec des partenaires non divulgués en Argentine, en Arkansas, au Chili, en Californie et en Utah, et vise à ce que les deux premières soient opérationnelles d’ici la fin de cette année. Récemment, l’entreprise a obtenu un financement de 50 millions de dollars de GM pour aider à faire évoluer sa technologie.

Standard Lithium, basée à Vancouver, a également de gros bailleurs de fonds. Le plus grand investisseur de la société publique est Koch Industries, et elle exploite une usine de démonstration dans le sud de l’Arkansas depuis trois ans, produisant du lithium dans une usine de brome préexistante.

L’entreprise utilise à la fois des technologies d’échange d’ions et d’adsorption, selon la ressource. Il prévoit de commencer la construction d’une installation DLE à l’échelle commerciale l’année prochaine et s’étend également au Texas.

« Nous avons une opportunité alors que nous nous développons de l’Arkansas au Texas pour devenir la plus grande zone de production de produits chimiques au lithium en Amérique du Nord, en utilisant dans une zone qui n’est pas soumise à un stress hydrique, qui a une licence sociale d’exploitation », a déclaré Mintak.

Des entreprises telles que Standard Lithium, qui se penchent sur le marché américain, devraient bénéficier de la loi sur la réduction de l’inflation, qui lie les subventions aux véhicules électriques à l’approvisionnement national en matériaux de batterie. Les constructeurs automobiles peuvent également recevoir le crédit EV complet s’ils s’approvisionnent auprès de pays qui ont des accords de libre-échange avec les États-Unis, comme le Chili.

Alors que le Chili a annoncé que tous les nouveaux projets de lithium dans le pays devront utiliser les technologies DLE, il n’a pas annoncé avec quelles entreprises il s’associera pour ces nouveaux projets.

La Bolivie voisine cherche également à utiliser l’extraction directe de lithium pour aider à débloquer les vastes ressources de lithium du pays, mais largement sous-développées. Le gouvernement a fait appel à un consortium d’entreprises chinoises, dirigé par le géant des batteries CATL, pour diriger les efforts de DLE dans ses marais salants, et envisage également un futur partenariat avec Lilac.

La plupart des nouveaux approvisionnements en lithium continueront de provenir de projets de roche dure pour le reste de cette décennie, a déclaré Snydacker. « Mais d’ici la fin de cette décennie, nous verrons des projets de saumure à très grande échelle se mettre en ligne… », a-t-il prédit. « Et dans la prochaine décennie, cette technologie fournira la majorité de la nouvelle offre. »

Dans l’ensemble, la production de lithium de DLE devrait passer d’environ 54 000 tonnes métriques aujourd’hui à 647 500 tonnes métriques d’ici 2032, selon Benchmark Mineral Intelligence. Cela devrait valoir environ 21,6 milliards de dollars.

« Mais lorsque nous le plaçons en termes relatifs par rapport au reste du marché mondial, cela ne représente qu’environ 15% de l’offre totale », a déclaré James Mills, consultant principal chez Benchmark Mineral Intelligence. « Nous allons donc encore devoir compter sur les formes de production traditionnelles pour les unités de lithium, qu’il s’agisse de bassins d’évaporation ou d’extraction de roche dure. »

Correction : Lilac Solutions est toujours à l’étude pour un futur partenariat avec le gouvernement bolivien pour l’extraction directe du lithium. Une version antérieure de cette histoire ne reflétait pas cette possibilité.

Regardez la vidéo pour en savoir plus sur les entreprises qui cherchent à généraliser l’extraction directe du lithium.

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