Le lithium est le métal alcalin le plus léger et le plus petit du tableau périodique et possède un potentiel électrochimique élevé. Ces attributs le rendent intéressant pour une utilisation dans les batteries, car il peut fournir une densité énergétique élevée par unité de poids, avec peu de substituts viables. Alors que le lithium trouve diverses applications dans les vitrocéramiques, les graisses lubrifiantes, le traitement de l’air et les produits pharmaceutiques, les batteries dominent son segment d’utilisation finale. Cette domination est principalement due à la demande croissante de batteries lithium-ion dans le stockage d’énergie et les véhicules électriques. La demande de lithium pour les batteries lithium-ion à elle seule triplera d’ici 2030 et quintuplera d’ici 2035. Compte tenu de cette croissance rapide et de la sensibilisation croissante à la durabilité dans toute la chaîne de valeur des batteries, les progrès dans l’extraction du lithium sont cruciaux. Ces développements détermineront comment l’approvisionnement en lithium peut répondre à la demande croissante de manière économiquement et écologiquement durable.
Le nouveau rapport d’IDTechEx, « Extraction directe du lithium 2025-2035 : technologies, acteurs, marchés et prévisions », examine les développements récents dans l’extraction directe du lithium (DLE), un ensemble de technologies émergentes qui pourraient perturber l’industrie minière du lithium. Le marché mondial du lithium devrait croître à un taux de croissance annuel composé (TCAC) de +9,7 % entre 2025 et 2035, la saumure (DLE) étant identifiée comme le segment à la croissance la plus rapide avec un TCAC de +19,6 %. Le taux de croissance élevé du segment de la saumure (DLE) devrait perturber le marché de l’extraction de saumure.
Saumures : le potentiel inexploité des ressources en lithium
Le lithium est actuellement extrait de deux types de ressources en lithium : les minéraux de roche dure et les saumures. Bien que les ressources en saumure constituent la majorité des réserves mondiales de lithium, plus de 60 % de la production de lithium provient de l’extraction de roche dure. En 2023, environ 37 % de la production de lithium provient de la saumure. L’écart entre la disponibilité des ressources en saumure et la proportion extraite est lié aux techniques d’extraction employées sur les différentes ressources en lithium. La méthode conventionnelle d’extraction du lithium à partir de la saumure implique l’utilisation de bassins d’évaporation. Ce processus est long, avec des délais allant généralement de 12 à 24 mois et des rendements compris entre 40 et 60 %. La vitesse et le rendement de l’extraction du lithium à partir de la saumure ne peuvent pas rivaliser avec l’extraction de roches dures. De plus, la faisabilité économique et technique de cette méthode est limitée aux régions disposant de ressources en saumure adaptées, de conditions climatiques favorables et de terres suffisantes pour l’infrastructure des bassins. En conséquence, l’extraction de saumure conventionnelle a eu du mal à concurrencer l’extraction de roches dures pour répondre à la demande croissante en lithium, laissant les ressources en saumure relativement sous-exploitées.
Libérer le potentiel de la saumure
L’extraction directe du lithium (DLE) fait référence à un ensemble de technologies qui peuvent extraire sélectivement le lithium des saumures, remédiant à de nombreuses limitations de l’extraction de saumure conventionnelle tout en offrant des avantages environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG) supplémentaires. Le DLE permet une production de lithium plus rapide, en quelques heures ou quelques jours, avec des rendements plus élevés (généralement entre 80 et 95 %), éliminant ainsi le besoin de bassins d’évaporation. Le DLE élargit la gamme des ressources de saumure utilisables, y compris les saumures géothermiques et pétrolières, dans diverses zones géographiques, ce qui contribue également à localiser la chaîne d’approvisionnement des batteries. Enfin, les réglementations sur l’extraction du lithium évoluent (comme la stratégie nationale du lithium du Chili) pour encourager les technologies d’extraction à faible impact environnemental. Ces facteurs positionnent collectivement le DLE comme une opportunité d’investissement attrayante, en particulier à une époque où la demande de lithium augmente rapidement.
Malgré ses avantages et son potentiel de transformation de l’extraction de saumure, le DLE représentait moins de 10 % de la production de lithium en 2023. L’intensification de la mise en œuvre du DLE se heurte à plusieurs défis. Tout d’abord, le DLE n’a pas fait ses preuves sans bassins d’évaporation et n’a pas non plus fait ses preuves sur des ressources de saumure non conventionnelles telles que les saumures géothermiques et pétrolières. Malgré une activité intense dans les projets DLE au cours des cinq dernières années, la croissance de la capacité n’a pas atteint les objectifs annoncés. Cette divergence montre les incertitudes et les risques associés à la DLE.
La diversité des compositions de saumure et des conditions de traitement a encouragé le développement d’une gamme de technologies DLE, chacune avec son propre ensemble d’avantages et de limites. Étant donné la nature unique de chaque ressource de saumure, aucune solution DLE n’est universellement optimale. Cette variabilité nécessite des tests complets pour identifier les opportunités d’investissement les plus prometteuses. Plusieurs classes de technologies DLE ont évolué, notamment l’adsorption, l’échange d’ions, l’extraction par solvant et la membrane. L’adsorption DLE est la seule technologie commercialement éprouvée. Aux côtés d’acteurs établis comme Sunresin et Arcadium Lithium, qui ont des opérations DLE en Chine et en Argentine, respectivement, International Battery Metals et Eramet ont récemment fait progresser leurs technologies jusqu’au stade de la mise en service. L’adsorption DLE utilise des sorbants à base d’aluminium pour capturer le lithium et l’eau pour libérer les sels de lithium, généralement le chlorure de lithium. Le processus de libération des sels de lithium est connu sous le nom de désorption ou d’élution, et la solution contenant le lithium capturé est appelée éluat.
L’échange d’ions DLE est la deuxième technologie la plus développée, avec des entreprises comme Lilac Solutions. Cette classe de technologie utilise généralement des sorbants à base de manganèse ou de titane pour capturer le lithium et libère les sels de lithium en lavant le sorbant avec un acide. L’échange d’ions DLE peut générer un éluat avec des concentrations de lithium plus élevées. Cependant, l’utilisation d’acides pourrait être problématique, car ils doivent être transportés vers les sites s’ils ne sont pas produits sur place, et les performances à long terme des matériaux d’échange d’ions doivent être surveillées en raison d’une dégradation et d’une dissolution potentiellement plus rapides dans l’acide. La confiance dans l’échange d’ions DLE a été limitée, mais elle pourrait augmenter une fois que la technologie aura été éprouvée avec succès à l’échelle commerciale.
Les développements dans d’autres classes de DLE ont pris du retard. Les procédés DLE par extraction par solvant et DLE à membrane (hybride) ont dépassé l’échelle pilote. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour faire progresser ces technologies. Enfin, le profil économique et de durabilité du DLE (y compris des paramètres tels que les émissions de carbone) doit être amélioré pour concurrencer la méthode d’évaporation de saumure conventionnelle.
