Il y a quelques jours, le groupe français Imerys annonçait le démarrage d’un important projet d’exploitation de lithium dans l’Allier. L’objectif : donner à la France une indépendance face à cette ressource minérale devenue, depuis quelques années, le nouvel or blanc, mais également rendre plus propre la production des batteries au lithium.

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Si le pétrole était au cœur de la révolution industrielle, on peut dire que le lithium est désormais celui de la transition énergétique, du moins selon les scénarios qui visent au tout électrique d’ici à une dizaine d’années. « Li », deux petites lettres qui, dans le tableau périodique, définissent l’élément chimique solide le plus léger. Bien qu’étant un métal, le lithium présente en effet une densité si faible qu’il peut flotter sur l’huile. Une propriété, parmi d’autres, qui lui vaut aujourd’hui le plus vif intérêt des industriels.

Une demande en lithium qui devrait exploser dans les prochaines années

Voitures et vélos électriques, smartphones, tablettes et ordinateurs portables, mais également éoliennes et panneaux solaires… tous ces équipements font aujourd’hui partie de notre quotidien et certains sont au cœur des différents scénarios visant à la transition vers un système énergétique décarboné. Or, le lithium est l’un des éléments clés des batteries rechargeables et des systèmes électriques et électroniques qui équipent ces différents appareils, les batteries de voitures électriques restant les plus gourmandes. Il n’est donc pas difficile de comprendre qu’avec l’électrification de plus en plus poussée des moyens de transport, le lithium est en train de devenir une ressource extrêmement stratégique. Actuellement, la demande ne cesse d’augmenter. Dans un rapport de l’Académie des sciences et de l’Académie des technologies, des chercheurs estiment d’ailleurs que le programme de véhicules électriques français réclamera rapidement des quantités de lithium excédant les productions mondiales actuelles.  

Avec le développement programmé du parc automobile électrique, la demande de lithium devrait être multipliée par 40 dans les prochaines décennies. © Kindel Media, Pexels
Avec le développement programmé du parc automobile électrique, la demande de lithium devrait être multipliée par 40 dans les prochaines décennies. © Kindel Media, Pexels

Gisements et extraction du lithium

La production de lithium n’est d’ailleurs pas un procédé simple et commence par la recherche de gisements et l’extraction du minerai. Il faut savoir que le lithium n’existe pas, sur Terre, sous sa forme métallique (état natif). On ne le rencontre que sous forme de sels dissouts dans des fluides de type saumures (salars), eau de mer ou eaux souterraines géothermales, ou sous forme solide (roche dure) mais en inclusion dans d’autres minéraux comme les phosphates et silicates. Plus de 100 espèces minérales peuvent ainsi contenir du lithium. En théorie, il est donc possible de retrouver du lithium dans de nombreux types de gisements, mais tous ne présentent pas un intérêt économique. Actuellement, le lithium que nous consommons ne provient ainsi principalement que de deux types de gisements, dits conventionnels : les pegmatites à spodumène et les saumures lithinifères intracontinentales.

Les pegmatites à spodumène sont des roches magmatiques, associées à la mise en place de petits volumes de magma au sein de la croûte dans un contexte de collision continentale. Le lithium étant un élément incompatible, il a en effet tendance, lors de la fusion partielle des roches, à se concentrer dans la phase liquide du magma. Lors de la cristallisation, le lithium va intégrer la structure cristalline du spodumène, un inosilicate de formule LiAlSi2O6. L’exploitation des pegmatites se fait donc dans des mines, avant que le minerai ne parte dans une longue chaîne de traitements afin d’en extraire le lithium. L’Australie est actuellement le principal producteur mondial à partir de ce type de gisement.  

La mine de lithium de Greenbushes en Australie. © Miss Shari, Flickr, CC by-nc-nd 2.0
La mine de lithium de Greenbushes en Australie. © Miss Shari, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

Dans les saumures lithinifères, le lithium se retrouve en solution sous la forme LiCl. Les principaux gisements de ce type se situent en Argentine, Chili et Bolivie, mais également en Chine et aux États-Unis. Le lithium a été concentré au cours du temps au sein de bassins fermés, par l’action du lessivage hydrothermal des roches environnantes. Le climat aride des régions considérées a ensuite permis la concentration des sels par évaporation.  

Salars pour l'exploitation de lithium en Argentine. © EARTHWORKS, Flickr, CC by-nc 2.0
Salars pour l'exploitation de lithium en Argentine. © EARTHWORKS, Flickr, CC by-nc 2.0

Impact environnemental

Comme toute activité minière, l’extraction du lithium possède un impact sur l’environnement. Si l’exploitation des saumures consomme de grandes quantités d’eau, en particulier dans des zones où les ressources en eau douce sont déjà très limitées, l’extraction du lithium des roches dures implique un traitement à l’acide sulfurique et un traitement thermique particulièrement coûteux en énergie. Ce traitement ne se fait cependant pas sur le site de la mine, ce qui implique un transport du minerai et donc un coût énergétique supplémentaire. Le bilan carbone du lithium issu des spodumènes australiens est ainsi trois fois plus élevé que celui du lithium produit au niveau des salars chiliens et argentins. D’un autre côté, les bassins d’évaporation des salars d’Atacama auraient déjà provoqué l’épuisement et la pollution de la majorité des nappes d’eau souterraines de cette région.

Des terres françaises riches en lithium

Si les gisements ne sont pas comparables avec ceux que possèdent les principaux producteurs mondiaux actuels, la France présente néanmoins un certain potentiel. Connus depuis longtemps, les gisements français se présentent sous la forme de roches dures et sont déjà exploités à petite échelle pour les besoins de l’industrie de la céramique et du verre. Dans le contexte de tension actuelle croissante autour de cette ressource minérale, le BRGM a mené en 2018 une étude visant à évaluer l’état des ressources sur le territoire métropolitain. Il apparaît ainsi que la France possède 41 sites lithinifères appartenant à six types de gisements différents, tous sous forme de roches dures. L’essentiel de la ressource serait néanmoins contenu dans des granites ou rhyolites (roches magmatiques), dont le potentiel d’utilisation pour la production de batteries apparaît plutôt élevé. Parmi les régions françaises, le Massif central se distingue clairement comme la région la plus intéressante d’un point de vue prospectif. Les autres régions favorables sont le sud du Massif armoricain, les massifs de la Montagne noire, des Maures-Tannerons et des Vosges, mais aussi les massifs cristallins externes des Alpes. C’est ainsi que le district de Beauvoir, dans l’Allier, a été sélectionné par le groupe Imerys pour développer un projet majeur d’exploitation du lithium. Les objectifs sont de produire 34 000 tonnes d’hydroxyde de lithium (LiOH) par an à partir de 2028. L’exploitation du site pourrait durer 25 ans et permettre d’équiper 700 000 véhicules électriques. L’enjeu est donc de taille.

Un lithium français « propre » pour une « batterie verte » ?

Mais pas question de faire n’importe quoi. Face aux préoccupations écologiques légitimes que soulève ce projet, le groupe spécialiste des minéraux industriels se veut rassurant. Exit donc la mine à ciel ouvert défigurant le paysage et générant d’énormes quantités de poussières. L’exploitation des roches devrait se faire de manière souterraine et le transport du minerai via des canalisations et ensuite par voie ferrée jusqu’au site industriel de traitement qui se situera à proximité. Grâce à ce schéma, Imerys estime ainsi que le bilan carbone du lithium français pourrait être relativement bas, de 8 kg de CO2 par tonne de lithium produit contre 16 à 20 kg pour le lithium australien et chinois.

Ces mesures visent à respecter une nouvelle stratégie européenne qui veut imposer des normes environnementales aux batteries. L’idée est de fixer un seuil d’empreinte carbone pour les batteries importées mais aussi un taux minimal de lithium recyclé. La batterie verte serait-elle donc pour demain grâce aux exploitations européennes de lithium ? À voir, car si l’idée est prometteuse, les chiffres sont loin d’être téméraires. La Commission européenne a ainsi dévoilé que le taux de recyclage imposé ne serait que de 4 % à partir de 2030, avant de passer à 10 % en 2035. Une frilosité à mettre en place une chaîne efficace de recyclage qui ne devrait donc pas mettre en péril la production énergivore et polluante de lithium à l’autre bout du monde.