Comment la conversion à l'extraction directe de lithium simplifie la production d'hydroxyde de lithium
La demande mondiale de lithium a triplé lors des cinq dernières années, principalement en raison des besoins de l'industrie fabriquant les batteries. À mesure que le monde s'oriente vers des sources d'énergie plus propres et que le nombre de véhicules électriques augmente, les besoins en lithium vont continuer à croître.
Le lithium est un composant clé des batteries des véhicules électriques (VE). Il est transformé en hydroxyde de lithium ou en carbonate de lithium lors du processus de fabrication de la cathode de la batterie. L’hydroxyde de lithium est souvent préféré pour les chimies de batterie contenant du nickel et du cobalt. Ces batteries ont une densité d'énergie plus élevée que les batteries lithium-fer-phosphate, plus couramment utilisées pour les VE dont l'autonomie est inférieure à 300 miles.
Habituellement, la production de lithium implique l'extraction de l'élément à partir de diverses sources, notamment des roches dures, des argiles et des saumures de salar. De nombreux projets sont en cours pour extraire le lithium de l'eau de production et des saumures géothermiques. Une fois extrait, le lithium est ensuite purifié, concentré et finalement transformé en une forme que les fabricants de batteries peuvent utiliser dans la production de cathodes. Le processus de conversion du chlorure de lithium en hydroxyde de lithium est une opération en plusieurs étapes qui peut être chimiquement lourde et énergivore.
Les méthodes conventionnelles, telles que l'utilisation de grands bassins d'évaporation pour concentrer la saumure, peuvent se heurter à des difficultés et à des limites, notamment des rendements plus faibles, une pureté réduite et des problèmes environnementaux tels que la déperdition d'eau.
Un nouveau procédé appelé extraction directe du lithium (DLE, Direct Lithium Extraction) est en cours de développement du fait que ce procédé remplace la dépendance aux bassins d'évaporation tout en permettant d'obtenir des rendements en lithium plus élevés et un traitement plus rapide que les méthodes traditionnelles.
Après l'extraction, le lithium doit être transformé en un matériau utilisable. Pour améliorer la méthode de conversion du chlorure de lithium en hydroxyde de lithium, Veolia Water Technologies & Solutions développe un procédé de conversion directe du lithium (DLC, Direct Lithium Conversion) pour simplifier la méthode d'obtention d'un produit à base d'hydroxyde de lithium de qualité batterie. La technologie DLC améliore l’efficacité et les coûts du raffinage du lithium tout en réduisant l’impact environnemental.
Dans la méthode conventionnelle de conversion de la saumure de chlorure de lithium en hydroxyde de lithium, une première étape de conversion consiste à produire un produit brut de carbonate de lithium en ajoutant du bicarbonate de sodium par un processus physico-chimique. Après la première étape de conversion en carbonate de lithium, une étape supplémentaire est effectuée pour convertir le carbonate de lithium en hydroxyde de lithium à l'aide d'un autre processus physico-chimique avec l'ajout d'un hydroxyde (généralement de l'hydroxyde de calcium). La technologie DLC remplace la méthode conventionnelle de conversion en deux étapes par une seule étape de conversion utilisant un nouveau processus d'échange d'ions pour directement transformer le chlorure de lithium en hydroxyde de lithium. Cela peut considérablement simplifier les opérations de traitement, tout en réduisant la consommation énergétique, l’utilisation de produits chimiques et la production de déchets.
Comment fonctionne la DLC ?
Le procédé de conversion directe du lithium de Veolia est un procédé chimique à base de résine utilisant de l’hydroxyde de sodium. Il vise à simplifier la transformation du lithium en solution aqueuse de saumure en hydroxyde de lithium monohydraté, le produit qui sera utilisé pour la fabrication de batteries.
Une fois le lithium extrait à l’aide de la technologie DLE, un prétraitement est d’abord nécessaire pour éliminer les ions divalents tels que le calcium, le magnésium et les sulfates. Après la séparation des ions divalents, la technologie DLC utilise un procédé d’échange d’ions à base de résine dans lequel le lithium est capturé sur une résine et élué avec de l’hydroxyde de sodium. La saumure éluée par ce procédé d’échange d’ions devient une solution aqueuse d’hydroxyde de lithium, exempte de chlorures et d’autres impuretés telles que le bore. La solution d'hydroxyde de lithium est ensuite concentrée par des procédés thermiques afin d'évaporer l'eau de la solution aqueuse pour atteindre la sursaturation, où l'hydroxyde de lithium monohydraté est cristallisé et séparé de la solution aqueuse restante.
Par rapport aux méthodes traditionnelles de production d’hydroxyde de lithium, la technologie DLC rationalise le processus pour réduire le besoin en produits chimiques et réactifs tels que le carbonate de soude et la chaux ; Il en résulte également moins d’émissions que les méthodes conventionnelles.
Un autre avantage indéniable de la technologie DLC est la réduction des coûts. En simplifiant le processus de production, en réduisant la consommation d'énergie et de produits chimiques tout en augmentant les rendements, la technologie DLC peut considérablement réduire le coût global de la production d'hydroxyde de lithium. Ces économies de coûts peuvent être répercutées sur les fabricants de batteries et, en fin de compte, sur les consommateurs, ce qui rend les véhicules électriques et les solutions de stockage d’énergie plus abordables et accessibles.
Alors que le monde s'oriente vers un avenir plus durable, le recours à la technologie DLC dans le cadre de la chaîne de production globale peut aider l'industrie du lithium à produire de manière plus rentable de l'hydroxyde de lithium monohydraté. En permettant une production d'hydroxyde de lithium plus efficace et plus respectueuse de l'environnement, la technologie DLC accompagne la croissance du secteur des véhicules électriques et de celui des énergies renouvelables, contribuant ainsi à l'effort mondial de réduction des émissions de carbone et de lutte contre le changement climatique.
L'hydroxyde de lithium et la DLC dans la chaîne d'approvisionnement du lithium
La demande de lithium étant en constante augmentation, il devient de plus en plus crucial de garantir un approvisionnement intérieur fiable et durable en lithium. Les États-Unis ont toujours été fortement tributaires des importations de lithium pour répondre à leurs besoins croissants, dépendant de l'Argentine et du Chili pour 90 % de leurs importations de lithium entre 2016 et 2019, selon le ministère de l'énergie. Toutefois, cette dépendance à l'égard des fournisseurs étrangers rend le pays vulnérable aux perturbations de la chaîne d'approvisionnement et à la volatilité des prix.
L'Amérique ne compte actuellement qu'une seule mine de lithium en activité, dans le Nevada, bien que d'autres sont en cours de développement. Avec 2,8 milliards de dollars de subventions de la loi sur l’investissement dans les infrastructures et l’emploi destinés à la production et à la transformation des batteries, les États-Unis visent à réduire leur dépendance à l’égard du lithium importé.
Le développement de la technologie DLC s’aligne sur les efforts du gouvernement pour établir une chaîne d’approvisionnement en lithium plus résiliente et autosuffisante. En adoptant la technologie DLC, les États-Unis peuvent tirer parti de leurs abondantes ressources en lithium, telles que celles de la formation de Smackover dans l'Arkansas, pour créer un solide réseau national de production de lithium. L'adoption de la technologie DLC dans la chaîne d'approvisionnement du lithium est bénéfique pour les États-Unis et a des répercussions mondiales. Alors que les pays du monde entier se fixent des objectifs ambitieux en matière de véhicules électriques et de déploiement des énergies renouvelables, la technologie DLC peut aider les producteurs de lithium à répondre de manière plus efficace et plus durable à la demande croissante de lithium. Aujourd’hui, le procédé de conversion traditionnel en deux étapes est le moyen éprouvé et fiable de produire de l’hydroxyde de sodium. Dans de nombreux aspects du traitement industriel, Veolia travaille sur de nouvelles technologies telles que la DLC afin de les rendre commercialement viables.
Veolia ouvre la voie à l'efficacité de la production de lithium
La technologie DLC de Veolia est plus efficace lorsqu'elle est conjointement développée avec des producteurs de technologie d'extraction directe de lithium (DLE). Une prise en compte adéquate des flux de recyclage dans le cadre de la technologie DLE peut contribuer à la réussite des projets dans leur ensemble, en améliorant les rendements et en donnant accès à de l'hydroxyde de lithium de plus grande pureté, un élément important pour la domestication de l'approvisionnement en lithium du pays.
Alors que le monde poursuit l'adoption de solutions énergétiques durables, la production efficace de lithium est l'une des perspectives les plus prometteuses. Veolia a développé un savoir-faire dans diverses régions, en résolvant les défis d'ingénierie, en optimisant les opérations et en créant une transformation écologique pour ses clients.
Découvrez les compétences de Veolia en matière de traitement du lithium et contactez notre équipe pour savoir comment la technologie DLC peut améliorer votre projet et générer des rendements en lithium plus élevés avec les niveaux de pureté les plus élevés.
