Voici à quoi ressemble le minerai contenant du lithium.
Le lithium est l'un des éléments critiques pour toute notre civilisation. Bien sûr, quand on parle de lithium, on pense aux batteries Li-ion. En effet, la part du lion du lithium extrait va aux besoins des fabricants de batteries. Cependant, il est également utilisé dans d'autres domaines.
Par exemple, dans la métallurgie, à la fois ferreuse et non ferreuse, le métal est utilisé pour désoxyder et augmenter la ductilité et la résistance des alliages. Il est également utilisé pour produire du verre qui transmet partiellement la lumière ultraviolette; il est utilisé dans la céramique. Et c'est, sinon parler de l'énergie nucléaire et de la technologie nucléaire - il est utilisé pour obtenir du tritium. En bref, le lithium est littéralement cassé. Sous la coupe - parlons des batteries, de Tesla, des méthodes de production de lithium et de sa pénurie.
Mais l'essentiel, bien sûr, ce sont les batteries
Oui, la majeure partie du lithium extrait dans le monde est désormais destinée à la production de batteries au lithium. On estime que la production d'une batterie pour la Tesla Model S nécessite 63 kg de ce métal avec une pureté de 99,5%.
Pensons maintenant à ce qui se passera si tout, absolument toutes les voitures deviennent soudainement électriques, avec des batteries au lithium. Selon les données de 2016, il y avait 1,3 milliard de voitures dans le monde. Maintenant, probablement encore plus, mais bon, utilisons ces données il y a quatre ans.
Bien que toutes les voitures électriques nouvellement construites n'aient pas la même batterie volumineuse que Tesla, nous réduirons d'un tiers le poids de lithium nécessaire à la production. Il s'avère qu'une telle batterie nécessite 44,1 kg de lithium le plus pur. Nos 1,3 milliard de voitures ont besoin de 57,33 milliards de kg de lithium. Pas mal, c'est 57,33 millions de tonnes de lithium, et uniquement pour les besoins de l'industrie automobile.
D'ici 2023, la production de masse de véhicules électriques démarrera dans les entreprises de Mercedes, BMW, Toyota, Ford, Audi, Porsche, Volvo, Huyndai, Honda. Selon les experts, ces entreprises produiront environ 15 millions de voitures électriques par an, ce qui nécessitera environ 100 000 tonnes de lithium par an.
Mais pas uniquement par les véhicules électriques. Nous utilisons des milliards d'exemplaires de divers équipements avec batteries - smartphones, ordinateurs portables, tablettes, etc. Ils sont petits, certes, mais ils ont aussi besoin de beaucoup de lithium. Cependant, beaucoup moins que pour les batteries de véhicules électriques - la production de batteries pour appareils mobiles représente plusieurs pour cent de la production mondiale de lithium. En 2017, Apple n'a utilisé que 0,58% de la production mondiale totale de ce métal.
Mais il existe également d'autres batteries. Le même Tesla développe et met en œuvre d'énormes systèmes de batterie qui servent à niveler les pics de consommation d'énergie pendant les heures de pointe. Une grosse batterie contient au moins une tonne de lithium. Jusqu'à présent, la production de tels systèmes n'est pas à trop grande échelle, mais avec le temps, tout peut changer.
En général, la consommation mondiale de lithium d'ici 2025 sera d'au moins 200 000 tonnes de ce métal.
Comment est-il obtenu et stocké?
Le lithium est un métal très chimiquement actif, il est donc extrait d'une manière légèrement différente de la plupart des autres métaux courants. Il existe deux manières d'isoler Li.
Le premier concerne les minéraux de pegmatite, qui consistent en quartz, feldspath, mica et autres cristaux. Auparavant, c'était la principale source de lithium dans le monde. En Australie, par exemple, il est extrait du spodumène, du minerai de lithium, un minéral appartenant au pyroxène.
Le second est issu des argiles des marais salants. Il y en a en Amérique du Sud et dans le même Nevada, qui a été mentionné ci-dessus. Les saumures saturées de lithium peuvent être «enrichies» avec un évaporateur à énergie solaire. Ensuite, après avoir atteint la concentration désirée d'hydroxyde de lithium, il est précipité par addition de carbonate de sodium et d'hydroxyde de calcium. Ce processus n'est pas très coûteux, mais il prend beaucoup de temps - de 18 à 24 mois. C'est ainsi que Musk envisage de l'utiliser.
La deuxième méthode pose des problèmes: lors de la production de lithium de cette manière, le lithium obtient des impuretés - fer ou magnésium (le magnésium est le plus difficile à éliminer). Néanmoins, il y a beaucoup de lithium sur les terres salines, ce qui rend la deuxième méthode très intéressante - vous pouvez toujours vous débarrasser des impuretés.
À propos, les marais salants ne sont pas inclus dans les listes des gisements explorés, car l'extraction du lithium par évaporation de solutions salines est une nouvelle méthode qui n'a pas été utilisée auparavant. Il se peut donc qu'il y ait beaucoup plus de lithium sur Terre qu'on ne le croit.
Il y a beaucoup de lithium dans le désert salin du Salar de Uyuni dans le sud-ouest de la Bolivie. Sous la croûte dure se trouve une saumure liquide avec une concentration de lithium de 0,3%.
Il existe d'autres méthodes, mais elles sont toutes purement de laboratoire. Par exemple, il y a quelques années, Habré a publié la nouvelle selon laquelle le lithium peut être extrait des saumures à l'aide de membranes à ossature métallique-organique.
Ils copient le mécanisme de filtration - sélectivité ionique - des membranes cellulaires biologiques des organismes vivants. En plus du lithium, cette méthode produit également de l'eau douce, qui est également un produit précieux. Mais, malheureusement, ni le coût ni l'évolutivité de cette méthode n'ont été mis en évidence par les scientifiques. Et après deux ans, rien n'a été entendu sur la commercialisation de la méthode.
Vous pouvez également extraire du lithium ... des batteries au lithium. C'est-à-dire pour recycler les batteries, en récupérant du lithium métallique et d'autres matériaux nécessaires à la création de batteries. Mais jusqu'à présent, le traitement des batteries est effectué en petites quantités. Il s'agit d'un processus plutôt compliqué et coûteux, il est donc peu probable que nous entendions parler de la construction de grandes usines de recyclage de batteries dans un proche avenir. Oui, des scientifiques y travaillent , mais ce n'est que de la recherche jusqu'à présent.
Combien de lithium y a-t-il sur terre?
Oui, pas tellement. Au contraire, il y a relativement peu de choses qui ont été explorées. En 2019, les réserves prouvées mondiales de ce métal étaient estimées à 17 millions de tonnes. En Russie - environ 900 000 tonnes. Si nous prenons les gisements potentiellement «fertiles», alors nous obtenons environ 62 millions de tonnes. Peut-être que les géologues explorent de nouveaux gisements, mais dans tous les cas, il y a peu de lithium sur Terre.
Il y a deux ans, environ 36 000 tonnes ont été extraites. Dans le même temps, 40% du métal est utilisé pour les batteries, 26% pour la production de céramique et de verre, 13% pour la production de lubrifiants, 7% pour la métallurgie, 4% pour les systèmes de climatisation, 3% pour la médecine et les polymères.
Les principales livraisons de lithium proviennent d'Australie (18,3 milliers de tonnes par an), puis du Chili (14,1 milliers de tonnes par an) et d'Argentine (5,5 milliers de tonnes par an). Dans un proche avenir, les fournisseurs de lithium prévoient d'augmenter leur production et leur approvisionnement sur le marché mondial.
À propos, Tesla, l'un des plus gros consommateurs de lithium, a reçu le droit d'exploiter le métal de manière indépendante dans l'État du Nevada, aux États-Unis. Elon Musk a déclaré que sa société avait eu accès à environ 10 000 acres de gisements d'argile riche en lithium dans le Nevada.
Du lithium pour tout le monde, et que personne ne s'en aille offensé?
Nous parlons du futur proche, quand il sera nécessaire de produire beaucoup plus de batteries au lithium qu'aujourd'hui. D'après les scientifiques, ce métal sera suffisant pour tout le monde dans les prochaines années.
Au fil du temps, les entreprises trouveront des moyens de réduire la quantité de lithium dans les batteries - des recherches sont déjà en cours sur ce sujet. Très probablement, l'extraction du lithium à partir de saumures augmentera également son chiffre d'affaires, de sorte que le volume total de métal augmentera, et de manière assez significative.
Mais que se passera-t-il dans 10-20-30 ans? Dur à dire. Peut-être qu'une nouvelle technologie de batterie proposée par des scientifiques ou des entreprises "tirera". Ou peut-être que des spécialistes peuvent changer la conception des batteries actuelles, réduisant considérablement la quantité de lithium nécessaire pour produire une batterie.
En général, jusqu'à présent, il existe des moyens de résoudre le problème de la carence en lithium, et il y en a beaucoup. Souvenons-nous de ce numéro dans 5 ans et discutons des changements ici, sur Habré. Espérons que les «guerres du lithium» ne commenceront pas d'ici là, car ce métal est déjà appelé «nouvelle huile».
