Les véhicules électriques sont devenus la nouvelle tendance de nos jours, alors que le monde fait de son mieux pour brûler moins de carburant fossile. Parallèlement à l’explosion des ventes de véhicules électriques, la demande de lithium augmente. Cependant, il semble que l’offre de ce métal léger, qui est un ingrédient essentiel pour la fabrication de batteries rechargeables, ne soit pas abondante.
Les scientifiques ont maintenant trouvé un moyen innovant d’exploiter une source pratiquement illimitée de lithium. Ils visent à extraire le lithium directement de l’eau de mer.
L’ingénieur chimiste Jang Wook Choi, de l’université nationale de Séoul, qui ne fait pas partie de l’étude, a déclaré que le projet d’exploitation du lithium de l’eau de mer représente un progrès substantiel. Cette approche pourrait s’avérer utile pour récupérer le lithium des batteries usagées, a ajouté Jang Wook Choi.
Tenter d’extraire de l’eau de mer le lithium destiné aux batteries rechargeables
Le lithium est important pour les batteries rechargeables car il peut stocker plus d’énergie en poids que les autres matériaux de batterie. Plus de 160 000 tonnes de lithium sont utilisées chaque année par les fabricants de batteries, et l’on s’attend à ce que ce chiffre soit multiplié par dix au cours de la prochaine décennie.
Cependant, les réserves de lithium sont limitées et concentrées dans quelques pays où il est soit extrait de mines ou de l’eau salée.
L’approvisionnement en lithium a suscité des inquiétudes quant à d’éventuelles pénuries futures qui pourraient faire augmenter le prix des batteries et stopper la croissance des véhicules électriques et d’autres produits qui dépendent du lithium comme les Tesla Powerwalls, et les batteries stationnaires qui sont couramment utilisées par l’énergie solaire sur les toits pour stocker l’énergie.
Heureusement, les scientifiques ont trouvé une nouvelle source de lithium : l’eau de mer. Selon ScienceMag, les océans du monde contiennent environ 180 milliards de tonnes de lithium, mais à l’heure actuelle, sous sa forme diluée, le lithium ne représente que 0,2 parties par million.
Les chercheurs ont fabriqué de nombreux filtres et membranes dans le passé pour essayer d’extraire le lithium de l’eau de mer. Cependant, leurs efforts ont échoué, car il s’agissait plutôt d’évaporer une grande partie de l’eau pour concentrer le lithium. Ce processus nécessitait une utilisation intensive des terres et du temps, ce qui ne s’est pas avéré économique.
Avec d’autres chercheurs, Jang Wook Choi a également essayé d’utiliser des électrodes de batterie au lithium-ion pour extraire le lithium directement de l’eau de mer et des eaux saumâtres sans évaporer l’eau. L’électrode utilisée est constituée de matériaux en couches de type sandwich utilisés pour piéger et retenir les ions de lithium pendant que la batterie se charge.
Cependant, comme la première tentative, celle-ci a également échoué. Le procédé a non seulement permis de piéger les ions de lithium, mais il a également permis d’attirer le sodium, un élément chimique plus abondant que le lithium dans l’eau de mer. Ce n’est pas une bonne chose, car le sodium ne peut qu’évincer le lithium de l’électrode.
Réussir à extraire le lithium de l’eau de mer
Pour n’extraire que le lithium-ion laissant le sodium, les chercheurs dirigés par le spécialiste des matériaux Yi Cui de l’université de Stanford ont recouvert une électrode d’une fine couche de dioxyde de titane. Le lithium étant plus petit que le sodium, il sera plus facile pour eux de passer à travers la barrière et de se retrouver dans le sandwich de l’électrode.
Ils ont ensuite fait circuler la tension négative en l’allumant et en l’éteignant, ce qui change la façon dont les chercheurs précédents contrôlaient l’énergie électrique. Ensuite, les chercheurs ont appliqué une tension positive puis l’ont éteinte à nouveau, répétant ainsi le cycle.
Cui explique que ce changement fait que les ions lithium et sodium entrent dans l’électrode, puis s’arrêtent, et recommencent à sortir lorsque le courant s’inverse, permettant au lithium d’entrer en premier dans les électrodes. Cela double la sélectivité.
Pour l’instant, ce processus n’est pas encore bon marché par rapport à l’extraction du lithium sur terre, mais les scientifiques travaillent à augmenter la sélectivité en utilisant d’autres types d’électrodes de batteries au lithium-ion. Cette nouvelle technologie pourrait également s’avérer utile pour récupérer le lithium des batteries usagées afin de lui donner une seconde vie et probablement de surcharger les véhicules électriques.
