L'extraction de lithium océanique pourrait stimuler l'industrie des batteries

Alors que la demande de lithium s'envole avec l'essor des véhicules électriques et des systèmes de stockage d'énergie, les scientifiques se tournent vers la mer, où de vastes réserves de ce matériau essentiel pour les batteries restent largement inexploitées.

Le lithium, le métal léger essentiel pour les batteries haute performance, est confronté à des contraintes d'approvisionnement croissantes, car les sources terrestres s'amenuisent et les méthodes d'extraction soulèvent des préoccupations environnementales. L'océan, qui contient environ 180 milliards de tonnes de lithium, soit près de 5 000 fois plus que les réserves terrestres, pourrait offrir une solution, mais son extraction présente des défis techniques considérables.

L'eau de mer ne contient qu'environ 0,17 partie par million de lithium, soit mille fois plus diluée que dans les marais salants terrestres. De plus, les ions lithium sont accompagnés d'ions sodium, magnésium et potassium beaucoup plus abondants, aux propriétés chimiques similaires, ce qui rend l'extraction sélective extraordinairement difficile. Les méthodes commerciales actuelles, comme l'évaporation solaire (utilisée dans les marais salants) ou la lixiviation acide (à partir de minerai de roche dure), s'avèrent économiquement irréalisables aux concentrations de l'eau de mer.

Des chercheurs du monde entier développent des approches innovantes pour surmonter ces obstacles :

Adsorbants sélectifs : Des matériaux avancés comme les hydroxydes doubles lamellaires de lithium-aluminium et l'oxyde de lithium-manganèse sont prometteurs pour capturer préférentiellement les ions lithium. Des scientifiques japonais ont récemment démontré un système utilisant ces matériaux qui a permis de récupérer 90 % du lithium de l'eau de mer.

Méthodes électrochimiques : En appliquant des champs électriques précisément réglés, les chercheurs peuvent faire passer les ions lithium à travers des membranes spécialisées tout en excluant les ions concurrents. Une étude de 2023 dans Nature Energy a montré que cette approche pourrait réduire la consommation d'énergie de 60 % par rapport aux méthodes traditionnelles.

Séparation membranaire : De nouvelles membranes de nanofiltration avec des canaux sélectifs au lithium sont en cours de développement. Bien que les prototypes actuels rencontrent des problèmes de durabilité, des modèles théoriques suggèrent qu'ils pourraient éventuellement atteindre une pureté de 99 % à des coûts compétitifs.

Une extraction réussie du lithium de l'eau de mer pourrait transformer les chaînes d'approvisionnement mondiales. Contrairement à l'extraction minière terrestre, qui nécessite souvent une utilisation intensive de l'eau dans les régions arides et génère des sous-produits toxiques, l'extraction marine pourrait être co-localisée avec les usines de dessalement, en utilisant l'infrastructure existante. Les évaluations préliminaires du cycle de vie suggèrent que le lithium marin pourrait avoir une empreinte carbone de 30 à 40 % inférieure à celle des sources conventionnelles.

Bien que des défis techniques et de mise à l'échelle importants subsistent, les récompenses potentielles ont attiré les investissements des gouvernements et des entreprises. Alors que la demande de batteries continue sa croissance exponentielle, les océans pourraient bientôt jouer un rôle central dans l'alimentation de notre avenir énergétique propre.