Le lithium est un élément essentiel des batteries utilisées dans les véhicules électriques et le stockage d’énergie sur le réseau. Cependant, sa production est associée à des coûts environnementaux importants, notamment en termes d’espace et de temps nécessaires pour extraire le métal à partir de l’eau saumâtre.
Des chercheurs de l’université de Princeton ont mis au point une technique d’extraction du lithium qui réduit considérablement ces contraintes et pourrait améliorer la production dans les installations existantes tout en rendant exploitables des sources auparavant considérées comme trop petites ou trop diluées.
Des fibres poreuses pour extraire le lithium de manière plus efficace
La technique repose sur l’utilisation de fibres poreuses torsadées en cordes, conçues pour avoir un cœur hydrophile et une surface hydrophobe. Lorsque les extrémités sont plongées dans une solution d’eau salée, l’eau remonte le long des cordes par capillarité, puis s’évapore rapidement, laissant derrière elle des ions de sel tels que le sodium et le lithium.
Les sels se concentrent et finissent par former des cristaux de chlorure de sodium et de chlorure de lithium sur les cordes, facilitant ainsi la récolte.
En plus de concentrer les sels, la technique permet de séparer naturellement le lithium et le sodium en les faisant cristalliser à des endroits distincts le long de la corde, en raison de leurs propriétés physiques différentes. Cette séparation permet de collecter individuellement le lithium et le sodium, une opération qui nécessite généralement l’utilisation de produits chimiques supplémentaires.
Une solution écologique pour répondre à un défi énergétique crucial
« Nous avons cherché à tirer parti des processus fondamentaux d’évaporation et d’action capillaire pour concentrer, séparer et récolter le lithium », a déclaré Z. Jason Ren, professeur de génie civil et environnemental et responsable de l’équipe de recherche.
« Nous n’avons pas besoin d’appliquer de produits chimiques supplémentaires, comme c’est le cas avec de nombreuses autres technologies d’extraction, et le processus économise beaucoup d’eau par rapport aux approches traditionnelles d’évaporation. »
Z. Jason Ren ajoute que l’approche est peu coûteuse, facile à mettre en œuvre et nécessite très peu d’énergie. « C’est une solution respectueuse de l’environnement pour relever un défi énergétique crucial. »
Un potentiel d’expansion pour l’accès au lithium
La technique des cordes est beaucoup plus compacte et permet de produire du lithium beaucoup plus rapidement que les méthodes traditionnelles. Bien que les chercheurs estiment qu’il faudra encore du travail pour passer de l’échelle du laboratoire à l’échelle industrielle, ils estiment que leur technologie pourrait réduire de plus de 90 % l’espace nécessaire pour les opérations actuelles et accélérer le processus d’évaporation de plus de 20 fois, permettant ainsi de récolter du lithium en moins d’un mois.
Des opérations compactes, peu coûteuses et rapides pourraient élargir l’accès à de nouvelles sources de lithium, telles que les puits de pétrole et de gaz abandonnés et les saumures géothermiques, actuellement trop petites ou trop diluées pour l’extraction du lithium.
Les chercheurs étudient même la possibilité d’extraire le lithium à partir de l’eau de mer.
En synthèse
La nouvelle méthode d’extraction du lithium développée par les chercheurs de Princeton pourrait révolutionner la production de batteries en réduisant considérablement l’espace et le temps nécessaires pour extraire ce métal précieux. Cette approche écologique et économique pourrait également élargir l’accès à de nouvelles sources de lithium et faciliter la transition vers une société à faible émission de carbone.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que la technique des cordes ?
La technique des cordes consiste à utiliser des fibres poreuses torsadées en cordes pour extraire le lithium de l’eau salée par capillarité et évaporation.
Quels sont les avantages de cette méthode par rapport aux méthodes traditionnelles ?
La technique des cordes est plus compacte, plus rapide et plus respectueuse de l’environnement que les méthodes traditionnelles d’extraction du lithium.
Comment la technique des cordes permet-elle de séparer le lithium et le sodium ?
Le lithium et le sodium cristallisent à des endroits distincts le long de la corde en raison de leurs propriétés physiques différentes, permettant ainsi leur séparation et leur collecte individuelle.
Quel est le potentiel d’expansion de l’accès au lithium grâce à cette méthode ?
La technique des cordes pourrait élargir l’accès à de nouvelles sources de lithium, telles que les puits de pétrole et de gaz abandonnés, les saumures géothermiques et même l’eau de mer.
Quelles sont les prochaines étapes pour cette technologie ?
Les chercheurs doivent encore travailler sur le passage de l’échelle du laboratoire à l’échelle industrielle et continuer à explorer les possibilités d’application de cette méthode à d’autres sources de lithium.
Légende illustration principale : Des chercheurs de Princeton ont mis au point une nouvelle méthode de concentration, de séparation et de récolte des sels de lithium. Crédit : Bumper DeJesus
Article : « Spatially separated crystallization for selective lithium extraction from saline water » – DOI : 10.1038/s44221-023-00131-3 / Journal : Nature Water
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