Le lithium, ressource précieuse du monde moderne
Un grand nombre de technologies modernes sont alimentées par des batteries hautement performantes. Voici ce qu'il faut savoir sur le lithium, son fonctionnement, et les risques environnementaux qu’il présente.
Les travailleurs d’une usine de lithium en Bolivie cassent, à l’aide de marteaux, les couches de sel qui bouchent régulièrement les tuyaux par lesquels passe l’eau salée contenant du lithium, menant vers des bassins d’évaporation. Le lithium est essentiel au fonctionnement des batteries modernes, mais sa production nuit à l’environnement.
Sur la crête des Andes, dans le sud-ouest de la Bolivie, se trouve un salar, ou désert de sel, d’un blanc éclatant appelé le Salar d'Uyuni. Caractérisé par de vastes surfaces miroitantes et une atmosphère sèche, le salar renferme un métal alcalin précieux qui alimente une grande partie du monde moderne.
Le Salar d'Uyuni est situé dans le Triangle du lithium, réparti entre l'Argentine, la Bolivie et le Chili. Cette région possède les plus grandes réserves de lithium au monde, un métal faisant partie de la composition des batteries lithium-ion, qui alimentent les appareils électroniques utilisés par des milliards de personnes dans le monde.
Ces batteries sont rechargeables et on les utilise pour les véhicules électriques, les smartphones, les ordinateurs portables, les brosses à dents électriques, etc. Elles présentent plusieurs avantages qui les placent en tête du marché par rapport à d'autres solutions.
Un rapport de 2021 publié dans la revue scientifique Nature prévoyait une hausse sur le marché des batteries lithium-ion, de 30 milliards de dollars (27 milliards d’euros) en 2017 à 100 milliards (90 milliards d’euros) en 2025.
Les batteries lithium-ion sont essentielles au fonctionnement de véhicules comme ceux de Tesla et on considère qu’elles nécessitent peu d’entretien puisque qu’elles ne requièrent pas de cycle périodique pour maintenir leur durée de vie. Leur densité énergétique et leur tension sont également extrêmement élevées et elles peuvent stocker les énergies renouvelables telles que l'énergie solaire et l'énergie éolienne.
« Ce qui a donné une grande impulsion à l’utilisation de batteries lithium-ion est le fait qu’elles sont nécessaires aux véhicules électriques, qui réduiront notre dépendance aux combustibles fossiles », explique Linda Gaines, analyste des systèmes de transport au laboratoire national d'Argonne. « La production des véhicules eux-mêmes et en particulier de leurs batteries nécessite beaucoup d’énergie et de ressources. »
À l'intérieur d'une batterie au lithium, on observe des anneaux de cuivre. La production de cette batterie de grande puissance nécessite de nombreux métaux, mais le lithium et le cobalt en sont deux ingrédients aujourd'hui controversés.
La chaîne de montage d'une usine BMW en Allemagne produit des véhicules électriques alimentés par des batteries lithium-ion. Malgré leurs inconvénients, ces batteries sont essentielles pour alimenter la technologie des énergies renouvelables.
Selon elle, compte tenu des émissions causées par le secteur du transport tous les ans, ces batteries valent leur coût environnemental. Cependant, d'aucuns s’inquiètent de leurs effets sur la planète et sur nous-même.
LES BATTERIES LITHIUM-ION SONT ELLES ÉCOLOGIQUES ?
Malgré les avantages que présentent les batteries lithium-ion, les scientifiques sont confrontés à un dilemme en ce qui concerne leur impact environnemental. S'il est vrai que ces batteries facilitent l'utilisation d'énergies renouvelables et produisent moins d'émissions carbone, elles ont également leurs inconvénients.
Le lithium s’obtient par l'exploitation minière, destructrice pour l'environnement. La question qui se pose est la suivante : comment justifier une économie verte à base de minéraux précieux obtenus par la destruction et la contamination de l’environnement ?
Le lithium ayant un poids et un rayon atomiques faibles, les batteries ont une tension et un stockage de charge élevés par unité de masse et de volume.
Le département de l’Énergie des États-Unis explique que « pendant que la batterie se décharge et fournit un courant électrique, l'anode libère des ions lithium vers la cathode, ce qui génère un flux d'électrons d'un côté à l'autre. Lorsque l'on branche l'appareil, c'est l'inverse qui se produit. Les ions lithium sont donc libérés par la cathode et reçus par l'anode. »
L'une des méthodes utilisées par les ingénieurs pour extraire le lithium est l'extraction de saumure, qui consiste à forer dans un gisement souterrain de saumure et à pomper pour faire remonter l'eau salée à la surface. La saumure est ensuite conduite dans des bassins où l'eau s'évapore, laissant un concentré de lithium qui est ensuite récupéré.
Cependant, les témoignages venant du Triangle du lithium sur les effets néfastes de l'exploitation minière sur l'environnement sont inquiétants.
Euronews.com rapporte que « la production de lithium par les bassins d'évaporation nécessite beaucoup d'eau, environ 21 millions de litres par jour ».
Dans les régions très arides d'Amérique du Sud où l'exploitation minière est pratiquée, l'eau constitue une ressource rare qui est détournée des communautés locales pour être utilisée dans les activités minières. Cela entraîne une grave contamination de l’eau par l'acide sulfurique et l'hydroxyde de sodium, ainsi que des problèmes de pénurie.
Selon l’ONG américaine Natural Resources Defense Council (Conseil de défense des ressources naturelles), « les membres des communautés alentours affirment que la baisse des niveaux d'eau dans les puits, les lagons, les nappes phréatiques et les zones humides a eu des conséquences néfastes sur leurs activités agropastorales. Ils ont observé une augmentation de la mortalité des flamants roses et des camélidés en raison de la pollution par la poussière résultant de l’exploitation minière ».
Le lithium est séché et tassé dans les salars du désert d'Atacama, au Chili. Le lithium est présent à l'état naturel dans certains sols désertiques, mais son extraction nécessite des produits chimiques toxiques. Deux espèces de flamants de cette région sont menacées par l'exploitation du lithium.
L’UTILISATION DE BATTERIES LITHIUM-ION EST-ELLE SÛRE ?
Les batteries lithium-ion sont généralement considérées comme sûres pour les personnes et les habitations, et fonctionnent correctement tant qu'elles ne présentent pas de défaut. Les défaillances sont rares, mais il est déjà arrivé que des batteries lithium-ion prennent feu. Zheng Chen, professeur de nanotechnologie à l'université de Californie à San Diego, cite le cas d'un téléphone portable ayant pris feu lors d'un vol. Il est également arrivé que des Teslas prennent feu. Dans une station de stockage d'énergie à Monterey, en Californie, des batteries au lithium se sont enflammées.
Lorsque la batterie brûle, de la chaleur, de la pression et des gaz toxiques sont libérés par évaporation. Avec le vent, ces gaz peuvent se répandre dans des endroits habités.
« Ces situations peuvent être préoccupantes s'il n'y a pas une bonne stratégie d'atténuation lors de la conception de ces systèmes. Des véhicules électriques ont déjà créé des incendies dans des garages. Cela n'arrive pas souvent, mais peut tout de même se produire », précise Chen.
Il n'est pas convaincu qu'il soit possible d'éliminer tout risque. « Des dommages mécaniques peuvent survenir même lorsque nous ne nous y attendons pas. »
En France, pour réduire ce risque, l’Institut national de Recherche et de Sécurité (INRS) conseille aux utilisateurs de « protéger les bornes des batteries de véhicules ou engins » et « d’utiliser un chargeur adapté à la batterie ». En outre, les batteries endommagées doivent être « [séparées] et [stockées] à l’écart des autres batteries et « ne surtout pas [être mises] en charge. »
Cet article a initialement paru sur le site nationalgeographic.com en langue anglaise.
