Lithium : au cœur de la transition, au défi de la circularité

Matériocurieuses, Matériocurieux, je vous souhaite la bienvenue pour cette nouvelle édition de The Matériologist de Cosmos Materia. 

Quel matériau êtes-vous aujourd’hui ?

Dans cette nouvelle édition, je vous propose d’explorer ensemble les défis écologiques et circulaires liés à l’utilisation du lithium.

Le lithium, troisième élément du tableau périodique, est le premier métal et le premier représentant de la famille des alcalins.

Le lithium est devenu une icône. À la fois promesse d’un futur électrifié et révélateur de nos contradictions, il incarne mieux que tout autre élément les tensions de la transition énergétique : entre espoir technologique et inertie extractive, entre solution de demain et problème d’aujourd’hui.

Alors que la demande explose et que les véhicules électriques envahissent nos routes, il est temps de poser une question simple : que sait-on vraiment du lithium ? Et surtout, comment éviter que cette « batterie miracle » ne devienne notre nouvelle dépendance linéaire ?

Une matière stratégique… mais pas si abondante

Le lithium, troisième élément du tableau périodique, est essentiel aux batteries lithium-ion ; présentes dans nos téléphones, ordinateurs, voitures électriques et systèmes de stockage stationnaire. Sa capacité à stocker l’énergie électrochimique en fait une brique incontournable du virage bas-carbone. Mais il y a un hic.

En 2022, la planète a produit environ 130 000 tonnes de lithium pur, et les réserves mondiales s’élèvent à 26 millions de tonnes [1]. Une simple règle de trois permet de réaliser que si l’on voulait électrifier l’ensemble du parc automobile mondial (~1,5 milliard de véhicules) et que chaque voiture électrique nécessite en moyenne 8 kg de lithium [6], sans recyclage, on atteindrait environ 50 % des réserves connues (46 % l’exactitude du calcul). C’est dire si la sobriété et la circularité ne sont pas des options : ce sont des conditions de faisabilité.

Une extraction à forts impacts… souvent invisibilisés

Il existe deux grandes méthodes pour extraire le lithium : la voie des saumures et celle de la roche dure.

• Les saumures sont exploitées dans le fameux « triangle du lithium » (Chili, Argentine, Bolivie). Elles nécessitent une évaporation solaire massive, consommant jusqu’à 2 millions de litres d’eau douce par tonne de lithium [4]. Dans des zones déjà arides, comme le Salar d’Atacama, les tensions sont vives : accaparement de ressources, conflits avec les communautés locales, perte de biodiversité.
• Les roches dures, comme le spodumène, sont principalement exploitées en Australie, Chine et Canada. Leur traitement implique des procédés énergivores (broyage, cuisson, traitement chimique), générant entre 15 et 20 tonnes de CO₂ par tonne de lithium extraite [3].

Autrement dit : à moins de repenser la chaîne de valeur du lithium, nous risquons de verdir nos usages au prix d’un impact croissant à l’autre bout de la chaîne.

Une circularité balbutiante

C’est peut-être là que réside le paradoxe le plus aigu. Moins de 5 % du lithium est recyclé aujourd’hui. Pire encore : dans de nombreux cas, ce taux chute sous les 1 % [2]. Pourquoi ? Parce que les batteries sont complexes, non standardisées, difficiles à démonter. Et parce que les procédés de recyclage actuels, souvent centrés sur le nickel ou le cobalt, laissent de côté le lithium tels que les procédés thermiques (pyrométallurgie) qui ne récupèrent pas le lithium [7].

Deux pistes émergent pour changer la donne :

• Hydrométallurgie, qui permet de récupérer plus de 90 % de lithium en solution aqueuse [5].
• Recyclage direct, qui vise à réutiliser les composants des batteries sans les décomposer chimiquement (encore en faible maturité industrielle) [10].

Mais sans volonté politique et industrielle forte, ces solutions resteront à l’état de démonstrateurs.

Et maintenant ? Éco-concevoir, ralentir, innover

La transition ne pourra être soutenable que si nous passons d’une logique d’extraction à une logique de conservation des ressources. Cela implique trois leviers complémentaires :

• L’éco-conception : concevoir des batteries démontables, réparables, moins gourmandes ;
• L’allongement de la durée de vie : via des usages en seconde vie (réemploi, 2e vie, maintenance) ou des batteries à usage stationnaire ;
• La réduction des besoins : en repensant nos usages (moins de voitures individuelles, plus de mobilité partagée).

À cela s’ajoutent des pistes alternatives : batteries sodium-ion, à l’état solide, ou encore des technologies de stockage hors lithium (air-zinc, volants d’inertie…) [9]. Ces innovations ne remplaceront pas le lithium à court terme, mais elles peuvent réduire la pression sur cette ressource.

Conclure : le lithium circulaire, c’est maintenant

Le lithium concentre toutes les tensions de la transition : techniques, géopolitiques, écologiques. Pourtant, il peut devenir un vecteur d’innovation circulaire, à condition de repenser la matière, en amont comme en aval. En d’autre termes, ce n’est pas la quantité disponible qui compte, c’est la manière dont on l’utilise, le conçoit, le récupère.

Cependant, le changement de technologie ne suffit pas pour résoudre une situation. Il faut aussi changer de paradigme.

Nous voici à la fin de cette édition de The Matériologist.
J’espère que ce format vous a plu.

Mikeologyment vôtre !
Mike

Références

1. USGS (2023). Mineral Commodity Summaries: Lithium.
2. IEA (2022). Global EV Outlook.
3. IEA (2021). The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions.
4. Benito et al. (2020). Impacts of lithium mining in the Atacama Desert. Nature Sustainability.
5. ReCell Center (2022). Battery recycling technologies.
6. Argonne National Laboratory (2021). Material flows of lithium batteries.
7. BloombergNEF (2023). Battery Recycling Trends and Market Outlook.
8. NYT (2021). This is the lithium triangle. This is what the future looks like.
9. Amnesty International (2021). Powering Change: Human rights abuses in lithium supply chains.
10. Direct recycling of lithium-ion batteries. Nature Energy, 2020.

The Matériologist

The Matériologist est l’édition du média Cosmos Materia qui démystifie les matériaux pour réinventer demain.

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