L’extraction du lithium fait peau neuve grâce à une technique électrochimique inédite

L’extraction du lithium, indispensable pour alimenter les batteries des véhicules électriques et appareils électroniques portables, repose encore aujourd’hui sur des méthodes coûteuses et néfastes pour l’environnement. Une nouvelle approche développée par une équipe de chercheurs pourrait modifier ce paradigme en réduisant à la fois les dépenses financières et l’empreinte carbone associées à cette ressource stratégique.

Une innovation qui s’appuie sur l’électrochimie

Des scientifiques de l’université d’État de Pennsylvanie ont mis au point une méthode inédite permettant d’extraire le lithium directement du spodumène, un minéral commun contenant cet élément chimique essentiel. Leur procédé combine un courant électrique avec du peroxyde d’hydrogène, remplaçant ainsi les acides forts ou bases traditionnellement employés dans l’industrie minière. L’électricité appliquée au matériau provoque une dissolution électrochimique, transformant les ions de lithium solides en une forme liquide soluble sans nécessiter des températures extrêmes ni des pressions élevées.

Les premiers essais menés par Feifei Shi, professeure adjointe en ingénierie énergétique, ont démontré que l’excitation électronique initiale libérait certains ions de lithium, mais pas suffisamment pour garantir une application commerciale optimale. Afin d’améliorer cette efficacité, elle a proposé l’utilisation de peroxyde d’hydrogène comme catalyseur, abaissant les barrières des réactions de lixiviation tout en facilitant un transport plus rapide des électrons.

Performances comparatives et avantages écologiques

Les résultats obtenus lors des expérimentations indiquent une efficacité de 92,2 %, comparable aux techniques conventionnelles, tout en réduisant significativement le temps requis pour traiter le minerai. Selon Zhang, membre de l’équipe, « extraire du lithium à partir de saumures implique d’attendre l’évaporation naturelle de grandes étendues d’eau salée. Ce processus est lent, difficilement contrôlable et entraîne des impacts environnementaux considérables ».

Il ajoute que leur solution permettrait d’accélérer la réaction simplement en augmentant l’intensité du courant électrique, offrant ainsi davantage de flexibilité opérationnelle.

En termes économiques et environnementaux, Zhen Lei, professeur d’économie énergétique et co-auteur de l’étude, souligne deux aspects majeurs : « Un facteur clé pour la réduction des coûts et des émissions réside dans l’utilisation exclusive d’électricité, contrairement aux méthodes actuelles qui combinent électricité et gaz naturel. Autre avantage non négligeable : notre procédé minimise drastiquement l’usage de produits chimiques. »

Un premier pas vers une extraction sélective

Si les travaux actuels se concentrent principalement sur la lixiviation, Zhang affirme que celle-ci ne constitue qu’une étape préliminaire. « Nous avons réussi à extraire le lithium des minerais pour le dissoudre dans l’eau ; désormais, il faut concevoir une méthode électrochimique capable de récupérer cet élément sous forme solide, tels que le chlorure ou l’hydroxyde de lithium, utilisables directement par l’industrie », explique-t-il. La phase ultérieure représentera un défi technologique supplémentaire, mais aussi une opportunité d’améliorer encore davantage la durabilité globale du processus.

Les perspectives futures incluent non seulement l’optimisation de leur procédé, mais également son extension à d’autres domaines connexes. Feifei Shi conclut en effet que : « Nous pensons sincèrement que cette approche va marquer un tournant. L’électrochimie va stimuler des recherches interdisciplinaires passionnantes autour de l’extraction minière et du traitement des minéraux. »

Les découvertes réalisées par l’équipe dirigée par Feifei Shi ont été publiées dans la revue Nature Communications. La communauté scientifique reconnaît déjà l’importance de ces travaux, qui pourraient redéfinir les standards industriels en matière d’extraction du lithium. Bien que des recherches complémentaires soient nécessaires avant une mise en œuvre à grande échelle, les fondements théoriques et pratiques posés par les chercheurs montrent une voie tangible vers une exploitation plus respectueuse des ressources naturelles.

Légende illustration : Champs de bassins d’évaporation utilisés pour extraire le lithium dans le désert d’Atacama, au Chili, en Amérique du Sud.

Article : « Direct extraction of lithium from ores by electrochemical leaching » – DOI : s41467-024-48867-0