Le lithium (Li) et l’eau

Le lithium dans l’eau : présence, chimie, santé et traitement

Le lithium est naturellement présent dans certaines eaux souterraines et de surface, généralement sous forme d’ions lithium dissous (Li⁺). Les concentrations varient selon la géologie locale et la chimie de l’eau. La réaction du lithium métallique avec l’eau est une situation différente de celle des ions lithium déjà présents dans une eau d’alimentation.

Sous quelles formes le lithium est-il présent dans l’eau ?

L’altération des minéraux contenant du lithium peut libérer du lithium dans les eaux souterraines. On en trouve également dans certaines eaux salines et saumures. Les concentrations varient d’un aquifère à l’autre et peuvent être influencées par le type de roche, le contact entre l’eau et la roche, l’évaporation et le mélange avec de l’eau saline. L’exploitation minière, la transformation et l’élimination de produits contenant du lithium peuvent également contribuer aux rejets, selon les conditions locales.

Dans les eaux naturelles, le lithium est généralement présent sous forme d’ion dissous Li⁺ plutôt que sous forme de lithium métallique. Sa migration et ses interactions avec les minéraux dépendent de la chimie de l’eau, notamment de la salinité et de la présence d’autres ions.

Comment le lithium métallique réagit-il avec l’eau ?

Le lithium métallique à l’état élémentaire réagit avec l’eau liquide pour former de l’hydroxyde de lithium et de l’hydrogène gazeux :

2 Li(s) + 2 H₂O(l) → 2 LiOH(aq) + H₂(g)

Cette équation décrit le lithium métallique, et non les ions dissous Li⁺ présents dans les eaux souterraines, les rivières ou l’eau potable. Le lithium métallique n’est pas la forme normalement présente dans les eaux naturelles.

Comportement dans l’environnement

Le lithium est présent dans de nombreuses roches et eaux naturelles, mais les concentrations varient considérablement selon le lieu. Le lithium dissous peut être transporté par les eaux souterraines et de surface ; une partie peut interagir avec les minéraux argileux ou les sédiments, selon la géochimie locale. Les effets sur les organismes aquatiques et les plantes dépendent de la concentration, de l’exposition et de la chimie de l’eau.

La présence de lithium dans l’eau ne démontre pas, à elle seule, un bénéfice pour la santé ou l’environnement. Les connaissances sur les effets de faibles concentrations dans l’environnement continuent de se développer.

Santé et surveillance de l’eau potable

Des composés du lithium sont prescrits comme médicaments à certaines personnes atteintes de trouble bipolaire. Le traitement médical utilise des doses qui ne sont pas comparables à l’exposition environnementale habituelle et nécessite une surveillance clinique ; les effets indésirables peuvent notamment toucher les fonctions rénale et thyroïdienne. Les données sur les effets possibles sur la santé des concentrations beaucoup plus faibles présentes dans certaines sources d’eau potable sont limitées et continuent de s’enrichir. Les effets rapportés au cours d’un traitement médical ne doivent pas servir à prédire ceux d’une exposition à de faibles concentrations par l’eau.

L’Agence américaine de protection de l’environnement (EPA) n’a établi ni norme fédérale relative à l’eau potable ni recommandation sanitaire pour le lithium. L’EPA utilise un niveau de référence sanitaire (HRL) non réglementaire de 10 µg/L pour le dépistage et la hiérarchisation des priorités ; elle précise qu’il ne s’agit pas d’une détermination définitive de la concentration nécessaire pour protéger une population. Le niveau minimal de déclaration de 9 µg/L utilisé dans le cadre de la règle de l’EPA sur la surveillance des contaminants non réglementés est un seuil de déclaration des résultats de laboratoire, et non une limite sanitaire. Ces valeurs répondent à des objectifs différents et ne doivent pas être interprétées comme des frontières entre une eau sûre et une eau dangereuse. Les exigences et les recommandations peuvent varier selon les juridictions.

Quelles technologies de traitement peuvent réduire la concentration en lithium ?

L’ébullition, le chauffage et la désinfection n’éliminent pas le lithium. Les performances du traitement dépendent de l’eau brute, des ions concurrents, de la conception du système et des conditions de fonctionnement.

Osmose inverse : une revue de l’EPA portant sur des études à l’échelle pilote et en grandeur réelle a fait état d’une élimination importante du lithium par osmose inverse dans les études évaluées. Les performances réelles varient selon la membrane, la chimie de l’eau et les conditions de fonctionnement ; cette revue ne garantit pas un résultat précis pour chaque source d’eau.
Échange d’ions et adoucissement à la chaux : ces méthodes ont montré une élimination variable et irrégulière du lithium dans les études examinées. Ne présumez pas d’une réduction donnée sans effectuer d’essais.
Filtration conventionnelle et matériaux de traitement courants : il ne faut pas présumer qu’ils éliminent efficacement le lithium dissous. Vérifiez tout procédé proposé pour l’eau concernée et l’objectif de traitement visé.

Le traitement membranaire produit également un flux de rejet concentré qui nécessite une gestion appropriée. Lenntech fournit des informations générales sur l’osmose inverse et l’échange d’ions.

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Chimie des saumures et considérations relatives à la sélectivité dans l’extraction directe du lithium