Récupération du lithium et traitement de la saumure
Extraction directe du lithium (EDL) : Récupération rapide, efficace et durable du lithium
La demande industrielle en lithium ne cesse de croître, parallèlement à l’essor de son rôle dans la mobilité électrique et les technologies de stockage d’énergie. L’extraction traditionnelle par évaporation, largement utilisée dans les salars (étendues salées riches en minéraux), est de plus en plus limitée par des cycles de traitement longs, une forte consommation d’eau et d’importantes surfaces nécessaires. Ces contraintes ont favorisé le développement et l’adoption de l’Extraction directe du lithium (EDL) : un ensemble de procédés d’extraction sélective conçus pour récupérer efficacement le lithium à partir de diverses saumures naturelles et industrielles. L'extraction directe du lithium (EDL) est de plus en plus reconnue comme une voie pratique pour accroître l'approvisionnement mondial en lithium tout en réduisant l'impact environnemental. Les technologies d'EDL capturent sélectivement les ions lithium présents dans la saumure grâce à des matériaux techniques tels que des sorbants, des résines échangeuses d'ions, des membranes ou des phases d'extraction par solvant. Ce procédé permet de séparer le lithium des autres ions, notamment le sodium, le potassium, le magnésium et le calcium. Une fois capturé, le lithium est libéré (élué) dans une solution propre puis purifié pour obtenir des composés de qualité batterie. Comme le procédé ne repose pas sur l'évaporation naturelle, l'extraction peut avoir lieu en quelques heures ou quelques jours, même dans des régions ne présentant pas les conditions requises pour les bassins d'évaporation. Pourquoi les industries adoptent l'extraction par solvant directe (DLE) ? Les bassins d'évaporation peuvent nécessiter plus d'un an pour atteindre une concentration de lithium suffisante, tandis que la DLE permet une extraction rapide grâce à une chimie sélective. Cela améliore la planification de la production, réduit l'exposition aux aléas climatiques et garantit un approvisionnement fiable pour les chaînes d'approvisionnement de batteries.
- Adaptabilité à diverses sources de saumure
L'extraction liquide-liquide (DLE) peut être appliquée aux saumures suivantes :
- Saumures salariennes, traditionnellement utilisées dans les systèmes d'évaporation
- Saumures géothermiques, permettant la coproduction de chaleur ou d'électricité géothermique
- Flux de production des champs pétrolifères, après un prétraitement adapté aux hydrocarbures et aux fortes concentrations de solides dissous
Cette flexibilité accroît le nombre de ressources de lithium exploitables et le potentiel de production régional.
- Alignement avec les stratégies industrielles et gouvernementales
Les pays producteurs de lithium soutiennent activement la DLE afin de moderniser la production de lithium et de réduire l'utilisation des terres et de l'eau par rapport aux méthodes d'extraction plus anciennes. Les investissements mondiaux importants réalisés depuis 2020 témoignent de la confiance croissante dans l'extraction liquide directe (DLE) en tant qu'approche industrielle évolutive. Ci-dessous, un aperçu du procédé DLE par rapport aux bassins d'évaporation, hors consommation d'énergie potentielle :
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Étape |
Bassins d'évaporation |
DLE (Extraction directe) |
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Entrée |
Saumure brute |
Saumure brute |
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Processus |
Système ouvert : L’eau s’évapore dans l’air, ce qui concentre les sels. |
Système fermé : Le lithium est extrait. L'eau reste dans la saumure |
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Chronologie |
Long terme : jusqu'à 1,5 an d'attente, selon le climat |
Temps réel : Processus continu |
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Consommation d'eau |
Très élevée en raison des pertes par évaporation |
Faible,principalement pour le fonctionnement de l'usine |
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Emprise au sol |
À l'échelle du paysage,atteignant souvent plusieurs kilomètres carrés |
À l'échelle industrielle, installation modulaire compacte pour une consommation minimale Occupation des sols |
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Sélectivité du lithium |
Limitée (Interférences Mg⁺, Ca⁺, Na⁺) |
Sélectivité élevée pour Li⁺ |
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Récupération |
~40 à 50 % (Une grande partie est perdue dans les tas de sel) |
>90 % (Très efficace) |
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Sous-produits |
Résidus salins massifs |
Saumure usée (souvent réinjectée) |
Avantages environnementaux
- Consommation d'eau réduite
Grâce à l'élimination de l'évaporation, le procédé DLE réduit considérablement la consommation d'eau. — Un facteur important dans les régions arides où l'extraction de saumure entre souvent en concurrence avec les besoins locaux en eau.
- Empreinte au sol réduite
Les systèmes DLE nécessitent des unités de traitement compactes plutôt qu'une infrastructure de bassins étendue, réduisant ainsi l'impact sur les paysages et les écosystèmes sensibles.
- Gestion de la saumure en circuit fermé
De nombreuses installations réinjectent la saumure traitée après l'extraction du lithium, permettant une utilisation circulaire de l'eau et minimisant l'altération des réservoirs naturels de saumure.
- Efficacité de purification améliorée
Une sélectivité accrue réduit la consommation de produits chimiques lors de la purification en aval et favorise la production efficace de composés de lithium de haute pureté.
Applications dans le domaine de la saumure types
- Régions salariennes
L'extraction directe du lithium (DLE) peut remplacer ou compléter les bassins d'évaporation traditionnels, améliorant les taux de récupération et permettant la production même dans des conditions climatiques non optimales. Le déploiement, soutenu par les gouvernements, de cette technologie dans plusieurs salars d'Amérique du Sud illustre cette transition.
- Opérations géothermiques
Les saumures géothermiques contiennent souvent du lithium dissous. L'intégration de la DLE permet aux opérateurs d'extraire le lithium parallèlement à la production d'énergie renouvelable, réduisant ainsi l'empreinte environnementale globale.
- Champs pétroliers et gaziers
Les eaux produites lors de l'extraction de pétrole et de gaz peuvent contenir des concentrations importantes de lithium. Les traitements DLE et post-DLE, associés à des étapes de prétraitement telles que la séparation huile-eau et la clarification, rendent possible la récupération du lithium dans ces flux chimiquement complexes.
Comment Lenntech accompagne les projets DLE
Lenntech est spécialisée dans les solutions de , avec une expertise particulière dans les technologies d'<échange d'ions (IEX) et de membrane, permettant la séparation et le conditionnement du lithium à partir de saumures déjà clarifiées et conditionnées.
Lenntech propose :
- Caractérisation de la saumure et évaluation du concept post-DLE, incluant des essais en laboratoire pour évaluer les exigences de séparation et de purification du lithium
- Conception des systèmes de traitement post-DLE, incluant la filtration multimédia (MMF), l'échange d'ions, l'ultrafiltration (UF), l'électrodialyse (ED/EDR), la nanofiltration (NF) ou l'osmose inverse (OI), le cas échéant
- Mise en service et validation du système pour définir les paramètres de fonctionnement et optimiser les combinaisons de technologies membranaires et d'échange d'ions (IEX) pour des saumures spécifiques riches en lithium
- Intégration des technologies IEX et membranaires en aval des unités DLE principales pour améliorer la sélectivité du lithium, sa stabilité et la qualité du produit
- Unités de traitement post-DLE modulaires et évolutives, adaptées aux environnements à forte salinité et à l'intégration dans les lignes de traitement DLE existantes
- Eau et saumure Solutions de gestion, prenant en charge les stratégies de recirculation, de réutilisation ou de réinjection après la séparation du lithium.
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