Les défis de la ressource : le cas du lithium, métal de la "haute technologie"

Le lithium est un élément essentiel pour le fonctionnement du topamak ITER. Il était jugé "abondant" par différents documents de présentation du projet et sa disponibilité semblait poser peu de problèmes. En 2009 on peut néanmoins se poser quelques questions sur la ressource car la donne peut rapidement changer avec certaines hypothèses de croissance très rapide de la demande.

Le lithium a, jusqu'à présent, été surtout utilisé pour la production de verre et céramique, d'aluminium, des applications pharmaceutiques, des lubrifiants et produits de réfrigération et, de plus en plus, pour les batteries lithium-ion des portables et téléphones mobiles. Si en 2000, les batteries représentaient 9% de l'utilisation du lithium, elles représentent, en 2007, son principal débouché final (25%), devant les graisses et lubrifiants (12%) (Sociedad Química y Minera / SQM de Chile S.A., 2008). Les batteries au lithium représentent 66% du marché mondial des batteries rechargeables et cette part devrait progresser (Rockwood Holdings, Inc., 2007). Mais c'est surtout l'utilisation du lithium pour les batteries des véhicules hybrides ou tout électriques qui devrait intensifier la demande : en 2015, 10% des nouvelles voitures (soit environ 5 millions de véhicules dans le monde) pourraient êre alimentées par des batteries lithium-ion. Il convient cependant de noter que la recyclabilité du lithium des batteries est actuellement de 98% et devrait atteindre 100% à court terme, le lithium n'étant pas un combustible. La consommation mondiale totale de lithium est estimée (Roskill Information Services Ltd., 2006 in USGS 2009) à 16 300 t. en 2007, sur la base d'une croissance moyenne de 4% depuis 2005 .

Le lithium est assez abondant dans la croûte terrestre (33e élement le plus abondant, en dessous du nickel, du cuivre, du tungstène) où sa présence serait de l'ordre de 65 ppm (parties par million). Les minerais titrant plus de 2% en oxyde de lithium sont rares et son extraction peut être une opération assez longue et coûteuse. Il n'existe, en concentration permettant une exploitation économiquement rentable, à ce jour, qu'en assez peu d'endroits sur Terre. Les principaux minerais qui en contiennent sont des silicates comme le feldspathoïde pétalite, le mica lépidolite et surtout le pyroxène triphane, ou spodumène ou des phosphates comme l'amblygonite

L'exploitation la plus courante, car la moins coûteuse, du lithium se fait sous la forme du carbonate ou du chloride de lithium que l'on trouve au fond des lagunes et des lacs asséchés des zones désertiques (saumures continentales / continental brine). Les réserves estimées pour cette filière sont considérables, mais les sites se trouvent le plus souvent sur des hauts plateaux d'accès difficile et à l'environnement fragile : hauts plateaux andins (Argentine, Chili dans l'Atacama, Bolivie) et tibétain notamment. Le Chili est le producteur et exportateur leader mondial de carbonate de lithium depuis 1997, principalement par la Sociedad Química y Minera / SQM. Sa production repose sur deux principaux sites localisés dans les salines de l'Atacama dans les Andes. Le minerai est raffiné dans deux usines situées à Antofagasta. Chloride et carbonate de lithium sont aussi produits par des salines del Hombre Muerto dans les Andes argentines. On en trouve dans les montagnes Rocheuses aux États-Unis (Utah, Nevada, Californie). En Chine, du carbonate de lithium est produit à partir de salines du lac salé de Zabayu à l'ouest du Tibet et du lac salé de Taijinaier dans la province de Qinghai. En mars 2008 la Bolivie a autorisé l'exploitation du lithium sur le lac salé fossile d'Uyuni et la création d'une usine d'extraction.

Les principaux gisements de spodumène se trouvent en Russie, au Zimbabwe et en Chine. Les autres pays producteurs de minerai de roche concentrés en lithium sont l'Australie, le Brésil et différents États africains (Congo, Afrique du Sud, etc.) ainsi que le Portugal et la Finlande en Europe. Il faut aussi mentionner le lithium océanique extractible à partir des sous-produits du dessalement de l'eau de mer, technique de plus en plus utilisée pour obtenir de l'eau douce et qui serait alors beaucoup plus largement partagé.

Mais, à court terme, les capacités de production pourraient être inférieurs à la demande. Ainsi la pression sur la ressource devient plus forte et les cours du lithium des dernières années en témoignent (source SQM, in A. Ebensperger et al.) : 1,39 $ le kilo en 1998 ; 1,48 en 2001 ; 1,87 en 2003. Il aurait atteint 3 $ le kilo en 2008 pour redescendre depuis. Notons que l'information économique et financière disponible sur ces métaux, souvent rangés dans la catégorie des métaux "de la haute technologie" est limitée, dispersée et très volatile. La demande, très dépendante des évolutions rapides des technologies, peut varier rapidement à la hausse ou à la baisse et par ailleurs aucune place de marché ne négocie des contrats à terme sur ces "petits métaux" qui sont vendus de gré à gré. C'est l'entreprise allemande Chemettall qui est l'opérateur principal dans le domaine de la production de lithium.

Tous ces paramètres sont donc appelés à changer avec l'intensification des efforts de R&D et de prospection des sociétés minières ainsi que par la découverte d'autres techniques de substitution pour la production des batteries rechargeables par exemple.

Sources et ressources pour une analyse et un débat

• United States Geological Survey (USGS) : http://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/lithium
• Arlene Ebensperger, Philip Maxwell et Christian Moscoso - The lithium industry: Its recent evolution and future prospects (2005) :  http://captura.uchile.cl/dspace/bitstream/2250/2276/1/Ebensperger_A.pdf
• Roskill : www.roskill.com
• L'Edito "Matières premières et devises" :
  • Emmanuel Gentilhomme - Métaux rares : rhénium, gallium, germanium, lithium, cobalt, tantale, titane... I et II (24 avril 2008) : www.edito-matieres-premieres.fr/0383/metaux/metaux-rares-metaux-verts.html
  • Simone Wapler - Le mariage de la carpe et du lapin (4 mai 2007). Quel rapport entre la potasse et le lithium ? www.edito-matieres-premieres.fr/0192/entreprises/industrielles/mariage-carpe-lapin.html
• Sociedad Química y Minera / SQM : www.sqm.com/aspx/en/Default.aspx
• Chemettall Lithium : www.chemetalllithium.com

Quand une ressource fait débat

• William Tahil, directeur de recherche au Meridian International Research - The Trouble with Lithium Implications of Future PHEV Demand for Lithium Supply and Resources (janvier 2007) : www.meridian-int-res.com/Projects/Lithium.htm
• Hubert Kempf journaliste au quotidien Le Monde ( 7 octobre 2008) : Les ressources limitées de lithium pourraient freiner l'essor des voitures électriques - www.lemonde.fr/planete/.../.html
• R. Keith Evans - An abundance of lithium, juillet 2008 www.worldlithium.com/An_Abundance_of_Lithium_1.html

Synthèse documentaire : Sylviane Tabarly,

pour Géoconfluences le 26 janvier 2009