Une étude met en route la production durable de lithium

Une étude met en route la production durable de lithium

Bassins d’évaporation sur le site minier de lithium de SQM dans le Salar d’Atacama, au Chili. (Image de SQM.)

Une nouvelle étude importante menée par des chercheurs du laboratoire national d’Argonne du département américain de l’Énergie (DOE) a fourni de nouvelles informations essentielles sur le processus de production de lithium et sur son lien avec la durabilité environnementale à long terme, en particulier dans le domaine du transport avec des batteries et des véhicules électriques. .

L’article intitulé « Energy, Greenhouse Gas, and Water Life Cycle Analysis of Lithium Carbonate and Lithium Hydroxide Monohydrate from Brine and Ore Resources and their Use in Lithium Ion Battery Cathodes and Lithium Ion Batteries », dans le journal Ressources, conservation et recyclage, est le résultat d’une collaboration unique avec SQM, une entreprise chilienne qui est l’un des plus grands producteurs mondiaux de lithium.

Selon l’analyste du cycle de vie d’Argonne et auteur principal Jarod Kelly, les chercheurs, à l’aide de données opérationnelles fournies par SQM, ont découvert que l’approvisionnement en lithium, tant du point de vue du processus que de l’emplacement, peut fortement affecter ses impacts environnementaux associés.

« Les résultats montrent que la saumure de lithium concentrée et ses produits finaux associés peuvent varier considérablement en termes de consommation d’énergie, d’émissions de gaz à effet de serre, d’émissions de dioxyde de soufre et de consommation d’eau selon la méthode d’allocation des ressources utilisée », a expliqué Kelly.

Les chercheurs ont modélisé du lithium à base de saumure extrait du Salar de Atacama, un grand plat salé du nord du Chili, près de la cordillère des Andes. Le lithium est naturellement séché dans de grands bassins pour évaporer l’eau, concentrer le lithium et éliminer les impuretés. Des matériaux et de l’énergie sont ensuite ajoutés pour produire du carbonate de lithium et de l’hydroxyde de lithium. Ces deux produits finis sont expédiés dans le monde entier aux producteurs de cathodes de batterie qui les transforment en une variété de matériaux de batterie.

Les résultats de l’étude pourraient avoir des implications majeures sur la manière d’optimiser la production de lithium à chaque étape du processus, ce qui se traduirait par des produits plus respectueux de l’environnement, en particulier les véhicules électriques à batterie. L’Agence internationale de l’énergie prévoit que la demande de lithium pourrait augmenter jusqu’à 40 fois entre 2020 et 2040, principalement en raison du déploiement mondial de véhicules électriques.

« L’examen de la production actuelle de lithium et la poursuite de la production future, y compris aux États-Unis, sont essentiels pour soutenir le déploiement des véhicules électriques », a déclaré Michael Wang, directeur du Systems Assessment Center d’Argonne et co-auteur de l’étude.

« Cette étude établit une base de référence pour les pratiques actuelles et nous montre les domaines potentiels d’amélioration », a ajouté Kelly. « Avec des recherches plus poussées, il sera possible d’utiliser ces informations pour aider à développer les meilleures pratiques pour produire du lithium de la manière la plus durable. »

SQM a initialement approché Argonne l’année dernière au sujet d’une collaboration à l’appui d’objectifs de développement durable ambitieux que l’entreprise a récemment dévoilés.

« Conformément à notre plan de développement durable, nous souhaitons examiner de plus près les émissions de carbone, la consommation d’eau et la consommation d’énergie de nos produits au lithium, et voir comment cela affecte le reste de la chaîne de valeur », a déclaré Veronica Gautier, responsable de l’innovation chez SQM. « Ces informations nous aideront à atteindre notre objectif d’être neutre en carbone d’ici 2030. »

L’analyse aidera également à répondre à une question primordiale dans la tendance mondiale à l’électrification des transports avec des véhicules électriques à batterie, a déclaré Wang.

« Souvent, l’électrification a pour but de poursuivre la durabilité environnementale. Mais nous devons en savoir plus sur la production de batteries au lithium avant de pouvoir dire que nous sommes vraiment sur une voie durable », a-t-il déclaré. « Cette étude fournit des informations cruciales sur la chaîne de valeur de la mobilité électrique. »

L’analyse formelle a utilisé l’outil de modélisation open source d’Argonne, GREET (Greenhouse gas Regulated Emissions and Energy in Technologies), avec des données détaillées et des informations techniques provenant de SQM. En plus du lithium à base de saumure extrait au Chili, les chercheurs ont augmenté leurs données en modélisant le lithium à base de minerai extrait du minerai de spodumène en Australie occidentale.

Kelly a déclaré qu’il s’agissait de la première analyse de ce type basée sur des données aussi complètes provenant d’un partenaire industriel. Gautier a ajouté que SQM était ravi que les résultats de l’étude soient désormais accessibles au public et contribueraient à la poursuite des efforts mondiaux visant à assurer une production de lithium responsable et durable.

« Il est important pour nous d’avoir une transparence pleine et entière sur le fonctionnement de notre processus, et nous sommes ravis de tirer parti de l’expérience et de l’expertise d’Argonne », a-t-elle déclaré. « Le partage de cette information aura une grande valeur éducative. »


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Plus d’information:
Jarod C. Kelly et al, Analyse du cycle de vie de l’énergie, des gaz à effet de serre et de l’eau du carbonate de lithium et de l’hydroxyde de lithium monohydraté à partir de ressources de saumure et de minerai et leur utilisation dans les cathodes de batteries lithium-ion et les batteries lithium-ion, Ressources, conservation et recyclage (2021). DOI : 10.1016/j.resconrec.2021.105762

Fourni par le Laboratoire National d’Argonne

Citation: Une étude met en route la production durable de lithium (2021, 14 juillet) récupéré le 14 juillet 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-07-sustainable-lithium-production.html

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