L'une des priorités de la France en matière de transition écologique est de s'assurer un certain degré de souveraineté énergétique. Et comme cette transition passe notamment par la multiplication des véhicules électriques, la souveraineté recherchée réside dans la maîtrise d'une ressource indispensable à la fabrication de leurs batteries : le lithium. Le nouveau plan de sécurisation de l'approvisionnement de l'industrie en matières premières minérales en est la preuve. La France, et avec elle l'Europe, vient justement de franchir un premier pas dans cette direction.

Ce lundi 17 janvier, le Bureau national de recherche géologiques et minières (BRGM) a annoncé la production, en décembre 2021, des « premiers kilogrammes de carbonate de lithium (Li₂CO₃) de qualité batterie » issus d'eau géothermale européenne. Ce lithium provient du traitement des saumures d'une unité pilote de la centrale d'Électricité de Strasbourg à Soultz-sous-Forêts (Bas-Rhin). D'après le BRGM, l'Alsace « constitue un important réservoir pour ces saumures, lesquelles sont actuellement exploitées pour la production d'électricité et de chaleur. Elles sont très souvent enrichies en lithium grâce aux interactions eau-roches qui se produisent en profondeur. Elles constituent une ressource de lithium dormante en Europe et qui attend d'être valorisée ».

Une première innovante au potentiel limité

Schématisation du procédé d'extraction du lithium géothermique d'Eramet.© Eramet et BRGM

Ce lithium est le résultat de deux ans de travail mené dans le cadre du projet européen EuGeLi (pour European Geothermal Lithium Brine). Ce dernier est coordonné par le groupe minier français Eramet et financé à 85 % par l'aile matières premières de l'Institut européen d'innovation et de technologie (EIT Raw Materials), sur un budget total de 3,9 millions d'euros. Pour extraire le précieux métal sans transformer le paysage en désert salin, à l'image des bassins d'évaporation d'Amérique du Sud, Eramet puise de l'eau très chaude (jusqu'à 180 °C), salée et concentrée en « lithium dilué » (ou chlorure de lithium, LiCl) gisant entre 2 600 et 5 000 mètres de profondeur. Le procédé d'extraction s'appuie sur un « matériau d'absorption » breveté par Eramet, « qui capte de façon sélective le lithium de la saumure » passant par des colonnes d'extraction.

Une fois le lithium dilué et précipité, la saumure puisée est réinjectée dans le sous-sol. Le raffinage en carbonate de lithium a été ensuite effectué au centre de recherche & développement d'Eramet à Trappes. D'après les estimations du BRGM et d'Eramet, 90 % du lithium est ainsi extrait de l'eau souterraine, mais à une concentration avoisinant 180 milligrammes par litre, soit deux à trois fois plus faible que celle que l'on trouve dans la concession argentine du groupe. À terme, la cadence de production d'une telle unité d'extraction est estimée à 3 800 tonnes par an. « En tout état de cause, la production ne pourrait représenter que quelques pourcents de la demande européenne », nous confirme Eramet. L'unité éphémère de Soultz-sous-Forêts a, elle, été démontée après avoir prouvé son fonctionnement.

Une production locale au faible bilan carbone

“ Les saumures d'Alsace constituent une ressource de lithium dormante en Europe et qui attend d'être valorisée ” BRGM

Néanmoins, grâce à sa technique innovante, Eramet affirme parvenir à un bilan carbone proche de zéro. « L'empreinte CO₂ du procédé développé par Eramet est extrêmement faible : la technologie d'extraction directe permet de traiter directement la saumure sans la dépressuriser, et donc sans relâcher de CO₂, précise l'exploitant. Autre avantage, la technique utilisée pour concentrer le lithium est faiblement consommatrice d'énergie. Enfin, dans un schéma industriel, le lithium serait extrait au cœur de l'Europe, à proximité des industriels, avec donc des transports réduits. »

La centrale de Soultz-sous-Forêts ne pourrait bientôt plus être la seule à s'accompagner, certes temporairement, d'une unité pilote d'extraction de lithium dans le bassin alsacien. « Le procédé d'extraction a été validé, l'enjeu maintenant est de définir le schéma économique qui garantira une exploitation rentable », souligne Eramet. Une demande de permis de recherches de gîtes géothermiques dans une zone de 172 km² provenant de Lithium de France, est actuellement en consultation. La filiale d'Arverne projette d'installer une nouvelle centrale géothermique et de créer un réseau de chaleur local, mais elle pourrait aussi l'associer à l'extraction du fameux « or blanc ».