Les États-Unis pourraient ne pas avoir assez d’eau pour soutenir leurs ambitions en matière de lithium, selon une nouvelle étude de l’Université Northwestern.
Ingrédient essentiel des batteries de véhicules électriques (VE) et d’autres technologies d’énergie propre, le lithium est principalement extrait en Australie et au Chili, puis traité et raffiné en Chine. Ces dernières années, cependant, les États-Unis ont cherché à développer leur propre industrie du lithium pour réduire leur dépendance aux chaînes d’approvisionnement étrangères.
Dans cette nouvelle étude, les chercheurs ont découvert que la plupart des mines de lithium proposées aux États-Unis — dont beaucoup sont situées dans des zones déjà arides — pourraient être confrontées à d’importantes pénuries d’eau. Ces pénuries pourraient s’aggraver à mesure que le changement climatique modifie la disponibilité de l’eau et que la concurrence pour les ressources s’intensifie entre les exploitations agricoles, les ménages, l’industrie et les producteurs d’électricité.
« Même si toutes les mines proposées devenaient opérationnelles, les États-Unis ne disposent pas de suffisamment de lithium pour répondre à la demande nationale, quelles que soient les variables que nous avons prises en compte dans notre analyse, » déclare Jennifer Dunn de Northwestern, qui a dirigé l’étude. « Nous devrons probablement encore compter sur des partenaires étrangers pour compléter notre approvisionnement en lithium. »
Experte des impacts environnementaux des technologies émergentes, Dunn est professeur de génie chimique et biologique à la McCormick School of Engineering de Northwestern, directrice du Center for Engineering Sustainability and Resilience et membre du Paula M. Trienens Institute for Sustainability and Energy. Jenna Trost, doctorante à Northwestern dans le laboratoire de Dunn, est le premier auteur de l’article.
Le coût caché de l’eau du lithium
Quelle que soit la méthode d’extraction, l’extraction du lithium peut être extrêmement gourmande en eau. Dans certaines méthodes, des machines pompent des saumures riches en lithium du sous-sol. L’eau s’évapore, laissant le lithium concentré derrière elle. Dans d’autres méthodes, les travailleurs broient les roches puis utilisent de l’eau pour traiter le minerai, laver les matériaux et refroidir les équipements.
« L’eau utilisée dans le traitement des mines de lithium en roche dure peut être contaminée par des toxines comme l’arsenic, » explique Dunn. « Si nous voulions la nettoyer au point de pouvoir la rejeter dans une rivière ou un lac, cela coûterait beaucoup d’argent et d’énergie et émettrait des gaz à effet de serre. Nous considérons donc cette eau comme consommée car nous ne pouvons pas la récupérer sans beaucoup de traitement. »
Dunn et son équipe ont voulu évaluer si les sous-bassins américains, ou petites régions de drainage des eaux, peuvent supporter l’extraction du lithium. Pour ce faire, ils ont combiné cinq modèles climatiques globaux avec quatre scénarios socio-économiques, un modèle hydrologique et les besoins en eau projetés pour l’extraction. Chaque modèle simule la réponse du climat de la Terre aux gaz à effet de serre. Les chercheurs ont intentionnellement sélectionné des modèles représentant différents futurs climatiques, notamment des scénarios plus humides, plus secs, plus chauds et plus modérés.
L’équipe a ensuite utilisé les modèles pour projeter l’offre et la demande d’eau entre 2040 et 2060 pour une mine de lithium active dans le sud-ouest du Nevada et 22 projets de lithium proposés aux États-Unis. Dans tous les scénarios, la plupart des sous-bassins occidentaux ont eu du mal à répondre aux demandes en eau existantes, sans parler de soutenir une extraction supplémentaire de lithium.
Où les pénuries frappent le plus durement
Les pénuries les plus graves sont apparues dans la région de la mer de Salton, dans le sud de la Californie, et dans certaines parties du Nevada, où plusieurs mines proposées entreraient en concurrence pour des ressources en eau limitées. Bien que l’agriculture et les ménages utiliseront probablement plus d’eau que l’extraction de lithium, cette dernière ajouterait néanmoins une pression significative dans des régions déjà stressées.
« L’industrie de l’extraction du lithium tente de pénétrer une région qui est déjà en stress hydrique, » affirme Dunn. « Pour que cette industrie prenne vie, elle nécessitera beaucoup plus d’ingénierie pour améliorer l’efficacité de l’eau et une meilleure gestion de l’eau. »
Ces résultats soulignent la nécessité de technologies d’extraction plus efficaces en eau, de choix de localisation plus stratégiques pour les nouvelles mines et d’une infrastructure de recyclage du lithium plus solide, explique-t-elle. Ensuite, Dunn prévoit d’évaluer comment le changement climatique pourrait affecter la demande américaine en d’autres minéraux critiques.
« Actuellement, le lithium est un ingrédient essentiel des technologies de stockage d’énergie, il est donc difficile à remplacer, » déclare Dunn. « Il est lié à de nombreuses technologies de décarbonation. Si nous voulons atteindre les objectifs de transition énergétique et de sécurité énergétique, nous avons besoin de lithium. Mais nous découvrons un paradoxe sous-jacent. Nous avons besoin de ces minéraux pour lutter contre le changement climatique, mais le changement climatique pourrait rendre plus difficile l’obtention de ces minéraux. Les États-Unis devront faire des choix difficiles à l’horizon. »
Article : Future water constraints on United States lithium mining under climate change – Journal : Communications Earth & Environment – DOI : Lien vers l’étude
Source : Northwestern U.
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