Publié à l'origine sur l'Institut de technologie de Karlsruhe
Qu'il s'agisse du stockage d'énergie du réseau, de l'électromobilité ou de l'électronique portable, les batteries lithium-ion font désormais partie intégrante de nos vies. Des millions de tonnes de lithium sont extraites dans des endroits éloignés de l'Allemagne pour les produire chaque année. Cependant, une invention faite par des scientifiques de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) pourrait désormais également permettre l'exploitation minière économique dans ce pays. Le plan est d'extraire le lithium en utilisant un processus peu invasif des eaux profondes dans les centrales géothermiques de la fosse du Rhin supérieur.
Un trésor minéral se cache dans les formations rocheuses profondément enfouies dans la fosse du Rhin supérieur :dissoutes dans des réservoirs d'eau thermale salée, des quantités considérables d'élément lithium attendent d'être exploitées. "Pour autant que nous sachions, il peut y avoir jusqu'à 200 milligrammes par litre", déclare le géoscientifique Dr Jens Grimmer de l'Institut des géosciences appliquées (AGW) du KIT :"Si nous utilisons systématiquement ce potentiel, nous pourrions couvrir une partie considérable de la demande en Allemagne. Actuellement, l'Allemagne est un importateur net de la ressource convoitée qui est principalement nécessaire à la production de cellules de batterie pour véhicules électriques et revêt donc une grande importance pour le programme de protection du climat du gouvernement fédéral. Les importations proviennent des pays miniers typiques que sont le Chili, l'Argentine et l'Australie, qui représentent plus de 80 % de la production mondiale.
Jusqu'à présent, l'exploitation des réserves nationales a été empêchée par l'absence d'un processus approprié pour exploiter cette ressource de manière rentable, respectueuse de l'environnement et durable. En collaboration avec son collègue de recherche, le Dr Florencia Saravia de l'unité de recherche de l'Association technique et scientifique allemande pour le gaz et l'eau (DVGW) à l'Institut Engler-Bunte (EBI) de KIT, Grimmer a développé un tel procédé et KIT a maintenant déposé un brevet. demande pour cela. "Dans une première étape, les ions lithium sont filtrés hors de l'eau thermale et dans une deuxième étape, ils sont encore concentrés jusqu'à ce que le lithium puisse être précipité sous forme de sel", explique Grimmer.
Dommages écologiques minimaux dans l'extraction nationale de lithium
Comparé aux méthodes traditionnelles de production de lithium à partir des lacs salés d'Amérique du Sud et de la roche solide australienne, le procédé Grimmer-Saravia offre des avantages clés :L'infrastructure existante des centrales géothermiques, à travers laquelle jusqu'à deux milliards de litres d'eau thermale circulent chaque année, peut être utilisé. Contrairement à l'exploitation minière classique, pratiquement aucun mort-terrain n'est produit et la consommation de terres est minime. Étant donné que l'eau thermale est renvoyée dans le sous-sol après utilisation, aucune substance nocive n'est libérée et la production d'électricité et de chaleur géothermique n'est pas altérée. Le lithium peut être extrait en continu en quelques heures dans le cycle thermique de l'eau de la centrale géothermique, alors que dans les lacs salés d'Amérique du Sud, le processus d'enrichissement prend plusieurs mois et dépend fortement des conditions météorologiques. De fortes pluies peuvent y faire reculer la production de semaines, voire de mois. De plus, le procédé offre la possibilité d'extraire d'autres éléments rares et précieux tels que le rubidium ou le césium de l'eau thermale. Ceux-ci sont nécessaires dans la technologie laser et sous vide, par exemple.
Le procédé pouvant utiliser l'infrastructure technique et énergétique d'une centrale géothermique, son bilan CO2 se démarque également très positivement par rapport aux procédés traditionnels. « Nous exportons de nombreux problèmes environnementaux vers des pays tiers afin de maintenir et d'améliorer notre niveau de vie. Grâce à ce processus, nous pouvons assumer notre responsabilité et extraire des matières premières importantes pour les technologies modernes de manière respectueuse de l'environnement, directement à notre porte », déclare Florencia Saravia. "Nous pouvons également construire des chaînes de valeur régionales, créer des emplois et réduire les dépendances géopolitiques en même temps."
Des centaines de tonnes de lithium par an à partir d'une seule usine
En collaboration avec des partenaires industriels, les deux scientifiques sont actuellement en train de développer une installation d'essai pour l'extraction du lithium. Dans ce premier prototype d'installation, qui doit être construit dans une centrale géothermique de la fosse du Rhin supérieur, plusieurs kilogrammes de carbonate de lithium ou d'hydroxyde de lithium seront extraits dans un premier temps. Si les tests sont concluants, la construction d'une usine à grande échelle est prévue. Il serait alors possible de produire plusieurs centaines de tonnes d'hydroxyde de lithium par an à chaque centrale géothermique. Selon les données actuelles, le potentiel de la fosse du Rhin supérieur côté allemand et côté français s'élève à plusieurs milliers de tonnes de lithium valorisable par an.
En savoir plus sur le KIT Energy Center : http://www.energie.kit.edu 
Être "l'université de recherche de l'association Helmholtz", KIT crée et transmet des connaissances pour la société et l'environnement. L'objectif est d'apporter des contributions significatives aux défis mondiaux dans les domaines de l'énergie, de la mobilité et de l'information. Pour cela, environ 9 300 collaborateurs coopèrent dans un large éventail de disciplines en sciences naturelles, sciences de l'ingénieur, économie, sciences humaines et sociales. Le KIT prépare ses 24 400 étudiants à des tâches responsables dans la société, l'industrie et la science en proposant des programmes d'études basés sur la recherche. Les efforts d'innovation du KIT jettent un pont entre les découvertes scientifiques importantes et leur application au profit de la société, de la prospérité économique et de la préservation de notre base naturelle de vie. KIT est l'une des universités allemandes d'excellence.
Image :Plus de lithium pour la batterie du véhicule électrique du futur pourrait provenir de la saumure géothermique (Crédit image : Oak Ridge National Laboratory).
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