Le marché du lithium est actuellement en plein essor. Et pour cause : on en retrouve dans de nombreux articles électroniques tels que les smartphones et les ordinateurs portables. Mais le lithium est aussi étroitement lié au développement de la voiture électrique et des énergies renouvelables. Aussi, depuis quelques années, le marché mondial du lithium est en pleine transformation. A tel point que des interrogations ont été soulevées en ce qui concerne la vulnérabilité de ses approvisionnements…
Le lithium : « l’or blanc » de la nouvelle industrie
Véritable matière première stratégique, le lithium est l’une des ressources les plus utilisées dans l’industrie 2.0. Ce métal sert en effet dans les batteries utilisées par les ordinateurs et les téléphones portables, ou encore dans les batteries des voitures électriques. L’étendue de son marché est tel que le métal argenté est désormais surnommé “l’or blanc“.
L’augmentation vertigineuse du nombre de batteries lithium mises sur le marché ces dernières années a entraîné un véritable boom de la filière lithium mondiale. La demande augmente chaque année, elle pourrait ainsi atteindre 50 000 tonnes dès 2025. Le marché mondial désormais bien structuré. Depuis, des entreprises se sont spécialisées dans l’extraction du lithium, et quelques pays, dont le Portugal, se spécialisent dans la production de ce métal vital pour les nouvelles technologies.
En l’espace de seulement trois ans, la valeur marchande du lithium a été multipliée par trois. De 2003 à 2016 le prix de la tonne est passé de 2000 à plus de 22000 dollars. D’après les estimations de la Commission européenne, le marché européen des batteries pourrait valoir 250 milliards d’euros par an dès 2025, majoritairement porté par le développement des voitures électriques. En 2015, la banque Goldman Sachs indiquait par ailleurs “qu’une croissance de 1% sur le marché des voitures électriques ferait grimper les besoins annuels en lithium de 70 000 tonnes”.
Le Portugal, nouvel eldorado du lithium
Le Portugal est déjà bien placé dans la future course au lithium. En Europe, c’est le principal producteur de lithium grâce à ses importants gisements. Au niveau global, le Portugal représente à lui seul 11% du marché européen. Dans le nord du Portugal, l’entreprise Lusorecursos, spécialisée dans l’extraction, gère le plus grand gisement d’Europe. D’après ses estimations, il recèle à lui seul environ 30 millions de tonnes d’un minerai d’une teneur de 1,09%. L’entreprise a prévu le début de l’exploitation du gisement pour 2020. Et pour mettre toutes les chances de son côté, Lusorecursos compte construire sa propre usine de traitement du lithium. Ainsi, elle pourrait vendre un produit déjà transformé aux fabricants de batteries.
De quoi prendre une longueur d’avance face aux concurrents. Car le Portugal vit actuellement une véritable ruée vers le lithium. Plusieurs entreprises internationales se montrent intéressées par les gisements portugais. La société britannique Savannah Resources s’est déjà implantée dans le pays pour exploiter son propre gisement. Elle aussi compte démarrer son exploitation en 2020.
Seule ombre au tableau : les coûts d’exploitation. La plupart des gisements de lithium portugais se trouvent en zone granitique. Le coût d’exploitation est donc supérieur, et le lithium portugais risque de ne pas être compétitif par rapport au lithium en provenance d’Australie ou du Chili. Par ailleurs, les autorités portugaises doivent encore donner leur accord pour que les exploitations démarrent.
Concurrence internationale et retard européen
Pour soutenir cette filière néanmoins prometteuse, le gouvernement portugais multiplie les projets. Il a ainsi lancé un appel d’offres au niveau international pour l’attribution de droits de prospection sur une dizaine de gisements. Par ailleurs, l’Etat portugais voit dans le lithium l’opportunité de développer plusieurs filières industrielles : exploitation et transformation du lithium, construction de batteries, développement des énergies renouvelables et développement de l’industrie automobile verte. Mais de nombreuses entreprises étrangères ont adopté la même stratégie. C’est notamment le cas du leader mondial américain, Albemarle, mais aussi de son rival chinois, Tianqi Lithium.
D’après le Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM), le lithium se trouve principalement en Amérique du Sud : au Chili (52% des réserves) et en Argentine (14%). Mais on en trouve également en Australie (11%) et en Chine (22% des réserves connues). L’Europe possède peu de réserves identifiées. Quelques gisements se trouvent en Serbie et en Autriche, mais ils semblent peu prometteurs. L’institut Français des Relatons Internationales a réalisée une cartographie des métaux critiques, publiée le 5 janvier 2018. En France, Gilles Lepesant n’indique pas de réserves de lithium, malgré la demande de permis de recherche attribué à Imerys en 2015. Et même si l’IFRI a identifié une réserve de Cobalt – autre métal considéré comme critique par le Comes (Comité pour les métaux stratégiques) – en Nouvelle Calédonie française. C’est pourquoi, le think tank préconise “qu’à défaut de pouvoir relancer une exploration minière ambitieuse, l’UE doit ici investir dans des matériaux alternatifs et dans la constitution de filières de recyclage”.
Rédigé par : La Rédaction
COMMENTAIRES
Pensez à porter à recycler vos piles et autres batteries Li-ion !
La demande mondiale batteries Li-on devrait augmenter de 18 % par an pour s’établir à 46 milliards de $ en 2022.
Aux taux d’extraction actuels, il ne reste que 350 années environ de lithium dans le monde.
Les téléphones sont peut-être “intelligents”, mais le système n’est certainement pas durable. Tous les déchets électroniques que nous avons jetés par exemple en 2014 valaient 52 milliards $. Ils contenaient 300 tonnes d’or et d’importantes quantités d’argent et de palladium.
Essor des véhicules électriques : ils devraient dépasser la barre des 140 millions d’ici 2030.
Le marché des batteries est estimé à 100 milliards $ d’ici 2025 et les batteries installées dans les foyers et les entreprises devraient représenter 57% de la capacité de stockage d’énergie dans le monde d’ici 2040.
En terme de recyclage ca va représenter environ 11 millions de tonnes de batteries lithium-ion épuisées entre 2018 et 2030.
Concernant le cobalt, qui trouve heureusement des substituts et se recycle, d’ici 2020, les batteries Li-ion devraient représenter 60% de la production mondiale annuelle de cobalt, dont 60% est produit au Congo dans des conditions le plus souvent déplorables
Plus de 66% des batteries Li-ion, soit 191 000 tonnes, devraient être recyclées en Chine, alimentant ainsi le secteur en pleine croissance du matériau des batteries. La proportion sera encore plus grande pour les batteries contenant du cobalt (76%), sans tenir compte des chutes de production ni d’autres sources.
L’industrie chinoise du recyclage aura un avantage concurrentiel fort en technologies et capacités disponibles.
Le marché européen des batteries à l’horizon 2025 sera compris entre 150 gigawattheures (GWh) et 200 GWh – et probablement deux fois plus en 2030 – alors que la plus grande centrale du monde tourne aujourd’hui autour de 20 GWh.
Il y a donc de la place pour plusieurs acteurs importants.
La chaîne de valeur des batteries de voitures en Europe devrait atteindre 250 milliards d’euros d’ici 2025.
Le coût du stockage de l’énergie, et notamment des batteries, baisse plus rapidement que prévu. “La chute des coûts des batteries devrait entraîner un boom de l’installation de systèmes de stockage dans le monde entier d’ici 2040”, analyse Bloomberg (BNEF). Le cabinet d’étude revoit ainsi ses prévisions à la hausse, dans son édition annuelle “Long term energy storage outlook”. Le marché mondial du stockage de l’énergie devrait représenter 942 GW et 2.857 GWh d’ici 2040. Soit l’équivalent de 7 % de la capacité électrique installée à cet horizon.
Le prix des batteries Li-ion devrait encore baisser de 52 % (base 2008 à 2030), ce qui “transformera les modèles économiques pour les véhicules électriques et le secteur électrique”, souligne BNEF.
D’ici 2030, le plus gros du déploiement devrait être au niveau des réseaux de distribution et de transport. Mais après cette date les principaux usages devraient se situer en amont du compteur, dans les entreprises, chez les particuliers etc.
9 pays domineront le marché et représenteront les 2/3 de la capacité installée : Chine, Etats-Unis, Inde, Japon, Allemagne, France, Australie, Corée du Sud, Royaume Uni.
En Europe, la Directive Batterie 2066/66/CE exige qu’un constructeur automobile souhaitant commercialiser un véhicule électrique ou hybride en Europe doit s’assurer qu’il existe une filière de collecte et de recyclage de batteries de nouvelle génération sur le territoire de commercialisation et fixe des taux de recyclage de plus en plus élevés.
Ces batteries ont une longue durée de vie et se sont révélées très fiables. La plupart pour les véhicules durent environ 8 à 10 ans avant que leurs performances ne descendent à environ 70% (ou moins) de leur capacités initiales.
Une solution populaire consiste à les réutiliser comme stockage d’énergie pour les bâtiments domestiques et commerciaux. Le modèle offre également de fortes opportunités de croissance tout en compensant les revenus qui seront perdus lorsque les ventes de pièces de rechange et de services diminueront en raison du besoin limité d’entretien des voitures électriques neuves. L’analyse de Creation Inn prévoit qu’au moins 60% des batteries de véhicules électriques serviront de solutions de 2e utilisation avant leur recyclage.
Nissan par exemple propose une unité de stockage d’énergie domestique ou commerciale standard (xStorage), qui rivalise avec le système Tesla Powerwall 2, bien que Nissan diffère en proposant aussi des batteries usagées contrairement à Tesla.
Les applications de transport nécessitent des batterie très denses en énergie, ce qui rend les batteries contenant du cobalt appropriées, mais les unités de stockage d’énergie fixes n’ont pas besoin d’être aussi compactes ni relativement aussi légères. Le cobalt est un problème critique dans la production de batteries puisq’une grande partie provient du Congo où le processus minier soulève de graves problèmes d’éthique et de respect des droits de l’homme.
De plus en plus estiment donc que nous devrions concentrer le Cobalt sur des applications plus exigeantes telles que les véhicules électriques. Il peut ainsi être plus rentable de recycler les batteries de véhicules électriques pour les utiliser dans des batteries neuves, plutôt qu’une application fixe moins exigeante.
Parmi les modèles : Aceleron est un projet basé à Londres qui collecte les piles au lithium usagées, les teste puis les reconditionne. «Nous réduisons les budgets de recyclage de nos clients en identifiant quels types de batteries sont réellement utiles et peuvent être réutilisés», explique la fondatrice Amrit Chandan. «Nous avons également une plate-forme matérielle qui nous permet d’emballer les batteries dans des batteries réparables.»
https://www.aceleronenergy.com/
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Umicore, basée en Belgique, fait partie des entreprises proposant déjà le recyclage des batteries Li-ion, récupérant les métaux précieux à l’aide d’un processus basé sur la combinaison de la pyrométallurgie et de l’hydrométallurgie. Bien que la société exploite actuellement une usine pilote, elle peut toujours recycler environ 35 000 batteries de véhicules électriques par an et peut facilement développer ses activités lorsque le marché va se développer vers 2025.
Les batteries Li-ion et les batteries lithium-phosphate de fer (LiFePO4) contiennent souvent, entre autres métaux utiles, du cuivre et de l’aluminium de haute qualité, ainsi que, selon le matériau actif, des métaux de transition comme le cobalt et le nickel, ainsi que des terres rares.
Mieux encore, les métaux sont recyclables à l’infini. Ils peuvent donc être récupérés à partir de piles usagées et utilisés pour produire des piles neuves aussi performantes que les autres.
Tesla a ainsi l’intention de recycler ses batteries au point de rendre inutile l’extraction de nouveaux métaux comme le précise son directeur technique JB Straubel.
Un autre aspect à prendre en compte par les fabricants est bien entendu de concevoir des batteries facilitant le recyclage. Par exemple, les batteries Tesla sont construites avec une résine époxy, ce qui rend le recyclage problématique.
En terme d’inflamabilité et risques relatifs, à noter que les batteries Li-ion ont un potentiel de libération d’énergie bien inférieur à celui de l’essence.
Les batteries Sodium-ion (Na-ion) qui ressemblent aux batteries Li-ion qu’elles preuvent avantageusement remplacer, suscitent un vif intérêt : le sodium est 1000 fois plus répandu et par ailleurs beaucoup moins cher (déjà 30% à produit fini comparable et sans doute moins lors d’une plus large diffusion)
Voir Tiamat en France, Faradion au Royaume-Uni, Aquion Energy en Chine etc
http://www.tiamat-energy.com/
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L’autre grand espoir pour l’avenir réside dans les batteries à électrolyte solide (le mélange chimique qui permet et régule le courant) plutôt que l’électrolyte liquide utilisé de nos jours, ce qui promet de rendre les batteries plus sûres et capables de fonctionner correctement.
Elles visent à remédier à l’un des principaux problèmes de sécurité liés aux batteries Li-ion, à savoir le solvant électrolytique à un point d’éclair bas, qui agit essentiellement comme un “carburant”. Les batteries à électrolytes et électrodes solides éliminent les risques d’incendie associés aux électrolytes liquides.
Toyota, BMW, Dyson etc font partie des acteurs importants qui ont clairement exprimé leur intention d’utiliser des batteries à électrolyte solide dans un tout proche avenir.
La recyclabilité des batteries à électrolyte solide nécessite la séparation des composants via par exemple les voies chimiques telles que celles mises au point dans le cadre du projet “ReLib” de l’Institution de Faraday.
En définitive, si les conséquences environnementales effroyables de la mise en décharge des piles n’étaient pas assez convaincantes, l’autre froide vérité est que les métaux qu’elles contiennent sont trop précieux pour être gaspillés.
Toutes les batteries et piles dont les Li-ion et les appareils électroniques ne doivent jamais être jetés dans les poubelles ni dans les bacs de recyclage ménagers ordinaires. Dans les installations de recyclage de matériaux classiques, les matériaux sont broyés, perforés etc – toutes les conditions susceptibles de provoquer un emballement thermique dans une batterie Li-ion.
Parmi les principaux recycleurs de batteries Li-ion : Umicore, Glencore, Retriev Technologies, Raw Materials Company (RMC), International Metals Reclamation Company (INMETCO), Metal Conversion Technologies (MCT), American Manganese (AMI), Sitrasa, TES-AMM, Li-Cycle Technology, Neometals, Recupyl Sas, Société Nouvelle d’Affinage des Métaux (SNAM) etc
Les principaux types de batteries :
Lithium-Nickel Manganese Cobalt (Li-NMC)
Lithium Iron Phosphate (LFP)
Lithium-Manganese Oxide (LMO)
Lithium-Titanate Oxide (LTO)
Lithium-Nickel Cobalt Aluminum Oxide (NCA).
European Battery Alliance :
https://ec.europa.eu/growth/industry/policy/european-battery-alliance_fr
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Eurobat (Association of European Automotive and Industrial Battery Manufacturers) :
https://www.eurobat.org/about-eurobat
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Recyclage des batteries
Le recyclage des batteries lithium-ion n’était jusqu’à présent pas un problème technique mais principalement de coûts, souvent supérieurs au lithium non recyclé, et de récupération de la matière première donc de filière de récupération : elle est plus efficace pour les véhicules que pour les piles qui finissent trop souvent à la poubelle.
Le recyclage des batteries lithium à bas coût est résolu et se diffuse avec les volumes attendus mais pas encore la mise en place de filières de récupération assez efficaces.
Exemples parmi d’autres : American Manganese Inc (récupération à bas coûts de 100% du lithium, cobalt, nickel, manganèse et aluminium des batteries lithium-ion)
https://www.youtube.com/embed/R48CDcZ72qs
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Li-Cycle a développé une technologie de traitement industriel en boucle fermée, sûre, à faible coût et durable, capable de récupérer 80 à 100% des ressources de toutes les batteries Li-ion épuisées. Parallèlement, la société s’efforce de mettre en place une chaîne d’approvisionnement totalement transparente et éthique pour des matériaux critiques recyclés à 100% (cobalt, nickel, etc)
https://www.li-cycle.com/recycling-technology.html
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ou encore
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-11/wpi-uab110718.php
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Ou encore :
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2018-11/wpi-uab110718.php
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