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Décryptage

Lithium : l’enjeu stratégique de demain ?

Posté le par La rédaction dans Matériaux, Biotech & chimie

[Tribune] Christian Ngô

Dispositifs nomades, véhicules électriques... les besoins en source d’énergie indépendante et en autonomie sont toujours plus grands. Pour les satisfaire, les batteries Li-ion semblent être la technologie la plus prometteuse. Mais y aura-t-il suffisamment de Lithium et à quel prix ?

Même si l’électronique consomme de moins en moins d’énergie pour réaliser une même tâche, la puissance des appareils augmente, ce qui annule en partie le gain réalisé. Pour une batterie d’ordinateur de 90 Wh par exemple, il faut environ 8 grammes de Lithium.Le développement dans un futur proche de véhicules hybrides rechargeables et électriques va nécessiter de fabriquer de plus en plus de batteries. Elles seront pour la plupart de type Li-ion car cette technologie (qui existe sous plusieurs déclinaisons) offre une densité d’énergie massique plus grande que celles de la technologie NiMH, utilisée par exemple aujourd’hui comme batterie de puissance par la Prius de Toyota, véhicule hybride autonome n’ayant pas besoin de se recharger sur le réseau. En effet, la technologie Ni-MH a une densité énergétique plus faible (30-80 Wh/kg) quoique supérieure à celle du plomb (20-40 Wh/kg).

Du lithium pour le fusion thermonucléaire
Or, on dépassera bientôt le milliard de véhicules à quatre roues auxquels s’ajoutent les véhicules à deux roues. Pour parcourir 1 km avec un moteur électrique, il faut environ 150 Wh. Pour avoir 100 km d’autonomie avec un véhicule particulier, il faut une énergie de 15 kWh, soit une batterie d’environ 150 kg dans laquelle il y aura de l’ordre de 1,5 kg de Lithium. Le prix du Lithium ne représente pour le moment qu’une faible part du prix de la batterie qui avoisine 5.000 à 10.000 euros selon la capacité. Mais qu’en sera-t-il demain ? Heureusement on peut le recycler à 98 %, ce qui réduit beaucoup les quantités nécessaires à long terme (on fabrique chaque année de l’ordre de 70 millions de voitures particulières). Dans un futur plus lointain (fin du siècle ou début du suivant), on aura aussi besoin de lithium pour produire de l’électricité grâce à la fusion thermonucléaire. Le 6Li (isotope présent à 7,5 % dans le lithium naturel) est en effet nécessaire pour fabriquer le tritium qui, en fusionnant avec le deutérium, peut produire une quantité considérable d’énergie. Un réacteur de fusion de 1.000 MW électrique consomme environ 300 kg de 6Li par an (100 kg de deutérium et 150 kg de tritium).

Les réserves dépendent aussi du prix que l’on souhaite mettre pour la ressource
Deux questions se posent donc :
  • les réserves sont-elles suffisantes pour satisfaire ces nouveaux besoins ?
  • le lithium est-il facilement accessible ?
La teneur moyenne de lithium dans l’écorce terrestre est de 50 ppm, soit plus de 10 fois la teneur en uranium et plus que celle en plomb. Il existe toutefois des régions particulièrement favorisées avec des concentrations en lithium importantes. C’est le cas de certaines parties des Andes ou du Tibet, par exemple.L’évaluation des réserves d’une matière première est toujours délicate. Il y a des incertitudes techniques et politiques. Mais les réserves dépendent aussi du prix que l’on souhaite mettre pour la ressource. L’US Geological Survey comptabilise la production, les réserves exploitables (au coût économique du moment) et les réserves dites de base qui contiennent aussi ce qui n’est pas économiquement compétitif aujourd’hui ainsi que des extrapolations des estimations. Les données de certains pays, qui sont des acteurs importants, ne sont pas accessibles mais leur nom est indiqué.

Presque 14 millions de tonnes accessibles
Les réserves de base sont indiquées sur la figure 1. Au total il y a presque 14 millions de tonnes de lithium accessible. En fait, une estimation de toutes les sources terrestres possibles est de l’ordre de 28,5 millions de tonnes.

Figure 1
La figure 2 montre les pays qui produisent du Lithium dans le monde ainsi que la production 2008.La figure 3 montre les réserves exploitables aujourd’hui. Elles correspondent à 4,1 millions de tonnes pour ce qui est des pays pour lesquels nous avons des données.

Figure 3
Aux ressources terrestres s’ajoutent les ressources marines, puisqu’il y a en moyenne 0,17 g/m3 de lithium dans la mer ce qui représente environ 240.000 milliards de tonnes. Il semble donc qu’il y ait suffisamment de lithium pour les usages cités plus haut. Mais certains pays ou régions ayant des gisements facilement accessibles peuvent profiter de cet avantage pour faire augmenter les prix si la demande est importante. D’un autre côté, un prix très élevé pourrait rendre rentable des ressources qui ne le seraient pas avant, comme le lithium contenu dans l’eau de mer par exemple. Enfin, il ne faut pas exclure d’autres technologies de batteries qui peuvent s’avérer dans le futur plus efficaces et moins coûteuses.  

Sources :
Par Christian Ngô, agrégé de l’Université et Docteur es sciences. Il a fait de la recherche fondamentale en physique nucléaire pendant presque 20 ans à l’Université d’Orsay et au CEA/Saclay. En mai 2008, il a créé Edmonium Conseil. Lire son blog. 

Pour en savoir plus
Article de l’expansion.com : « Et s’il y avait 600 millions de voitures électriques« Article sur Agoravox : « Avons nous assez de Lithium pour les voitures électriques« Article Lithium AbundanceArticle d’electron-economy.orgArticle du CEA : « la fusion : une source d’énergie quasiment illimitée« 
Pour aller plus loin

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