Il ne fait aucun doute que dans les années à venir, nous aurons besoin de beaucoup de lithium. Le marché croissant des automobiles électriques, ainsi que les nouvelles installations de stockage d'énergie domestique et de grandes batteries, et le manque actuel de technologie de stockage meilleure que celle des batteries au lithium ionique, confient l'avenir du stockage de l'énergie à quelques endroits seulement dans le monde. monde où le métal alcalin est extrait.
Au début de cette décennie, des chercheurs de l’Université du Michigan avaient prévu une croissance de la demande de lithium jusqu’en 2100. C’est beaucoup - probablement entre 12 et 20 millions de tonnes métriques - mais ces mêmes scientifiques, ainsi que d’autres, à la USGS et ailleurs ont estimé que les dépôts mondiaux dépassaient largement ces chiffres. Le problème n’est donc pas la présence de lithium sur Terre, mais bien de pouvoir y arriver. La plupart de ce que nous utilisons actuellement ne provient que de quelques sources, principalement au Chili et en Australie, qui produisent 75% du lithium utilisé dans le monde, ainsi qu'en Argentine et en Chine, selon les recherches de l'USGS de 2016.
Cherchant à résoudre ce problème, les géologues de Stanford sont partis à la recherche de nouvelles sources de métal. Ils savaient que cela provenait de la roche volcanique et ils se sont donc tournés vers les plus grands volcans qu'ils ont pu trouver: des supervolcans, qui ne se présentent pas comme une montagne trouée, mais comme une grande caldeira en forme de chaudron où se produit une éruption à grande échelle. est arrivé il y a des millions d'années. Ils y ont vu de fortes concentrations de lithium contenues dans un type d’argile volcanique appelée hectorite. Les géologues savaient déjà généralement que le lithium provenait de roches volcaniques, mais l'équipe de Stanford a pu le mesurer dans des endroits et des quantités inattendus, ouvrant ainsi une gamme plus étendue de sites potentiels.
«Il s'avère que vous n'avez pas vraiment besoin de concentrations extrêmement élevées de lithium dans le magma», déclare Gail Mahood, professeur de géologie à Stanford et auteur de l'étude sur Nature Discovery, consacrée à cette découverte. «De nombreux volcans qui ont éclaté dans l'ouest des États-Unis auraient suffisamment de lithium pour produire un gisement économique, tant que l'éruption est suffisamment grande… et que cela crée une situation dans laquelle vous pouvez concentrer le lithium qui a été lessivé. des rochers. "
Le lithium est extrait de ces roches blanches, qui sont des sédiments lacustres de caldera. (Tom Benson) Actuellement, la majeure partie du lithium que nous utilisons provient de la saumure de lithium, une eau souterraine salée chargée de lithium. Les roches volcaniques cèdent leur lithium sous forme d’eau de pluie ou d’eau hydrothermale chaude. Il descend dans de grands bassins géologiques où la croûte terrestre s'étire et s'affaisse. Lorsque cela se produit dans des régions particulièrement arides, l'eau s'évapore plus rapidement qu'elle ne peut s'accumuler et vous obtenez des concentrations de plus en plus importantes de lithium. C'est la raison pour laquelle les meilleurs gisements de lithium ont jusqu'à présent été situés dans des endroits tels que Clayton Valley, le Nevada et le désert d'Atacama au Chili. Il se consolide dans une saumure liquide sous la surface du désert sec, qui est pompé hors du sol, condensé dans des bassins d'évaporation et extrait de la saumure dans des usines chimiques.
LeeAnn Munk, géologue à l’Université de l’Alaska, travaille depuis des années au développement d’une «recette géologique» des conditions dans lesquelles la saumure de lithium se forme, et son équipe a été la première à décrire ce modèle de gisement de minerai - l’action volcanique, la structure tectonique, le climat aride, etc. Son travail, qui la lie souvent à l'USGS, s'est concentré sur la saumure.
Mais la saumure n’est qu’un des moyens par lesquels on trouve du lithium. Il est bien connu que le métal se trouve dans la roche solide appelée pegmatite et dans l’hectorite. L'hectorite n'est pas de l'argile comme vous le feriez pour fabriquer un pot, mais une substance de cendre blanche en couches, desséchée, qui s'est formée en raison de l'action hydrothermale après l'éruption du volcan. L'argile absorbe et fixe le lithium qui a été lessivé de la roche volcanique. Parce que ces volcans sont vieux - le plus remarquable, peut-être, est le McDermitt Volcanic Field, vieux de 16 millions d'années - situé à Kings Valley, dans le Nevada - les terres se sont déplacées et l'argile ne se trouve souvent pas dans un bassin, mais à découvert. hautes montagnes du désert.
«[Mahood et son équipe] ont identifié le mode de rétention du lithium dans ces roches volcaniques à haute teneur en silice», a déclaré Munk. «Cela nous aide à mieux comprendre où se trouve le lithium dans la Terre. Si nous ne comprenons pas tout à fait cela, nous avons du mal à dire combien de lithium nous avons et combien de lithium nous pouvons extraire. Ils ont aidé à mieux comprendre où le lithium existe dans la croûte. "
Les autres localités identifiées par le groupe de Mahood incluent Sonora (Mexique), la caldera de Yellowstone et Pantelleria, une île de la Méditerranée. Les chercheurs ont pu mettre en évidence des concentrations de lithium variables, que les chercheurs ont pu corréler à celles des éléments les plus facilement détectables, rubidium et zirconium.
Mais il ne suffit pas de chercher des sites supervolcans riches en lithium. «Le problème, à l'heure actuelle, est qu'il n'y a pas vraiment de technologie existante à une échelle suffisamment grande pour extraire le lithium des argiles, ce qui est économique», déclare Munk. "Cela pourrait être quelque chose qui se passe dans le futur."
Mahood le reconnaît. «Pour autant que je sache, les gens n’ont pas mis au point un processus à une échelle commerciale pour extraire le lithium de l’hectorite», dit-elle. «L'ironie de tout cela, c'est que l'hectorite est actuellement minée, mais pas pour le lithium. Ce qu'ils recherchent, c'est l'hectorite en tant qu'argile, et les argiles à l'hectorite ont des propriétés inhabituelles en ce sens qu'elles sont stables à de très hautes températures. Le gisement de King's Valley est donc exploité pour la fabrication de boues de forage spéciales utilisées dans les industries du gaz naturel et du pétrole. »
Mais extraire le lithium de la saumure est également coûteux, en particulier en quantité d’eau douce, dans les endroits où l’eau est rare. Selon Mahood, il y a probablement beaucoup de lithium à utiliser, mais vous ne voulez pas que tout provienne d'une seule et même source. «Vous voulez que cela vienne d'endroits diversifiés en termes de pays et d'entreprises», a-t-elle déclaré, «afin que vous ne soyez jamais pris en otage par les pratiques de fixation des prix d'un pays».
