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Le recyclage des batteries en boucle fermée et le lithium géothermique peuvent-ils aider à résoudre la crise de l’approvisionnement ?

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Les analystes préviennent qu’une crise de la chaîne d’approvisionnement en lithium pourrait survenir dès 2023 – et freiner potentiellement les objectifs américains d’électrification des véhicules. 

Cinq à dix fois une croissance est attendue sur le marché mondial des batteries au lithium au cours de la prochaine décennie, à mesure que les gens se tournent vers les véhicules électriques (VE), mais les approvisionnements en lithium sont déjà limités.

"Les grandes entreprises ont probablement l'impression qu'il y a beaucoup de lithium dans le monde en ce moment, et je vais y avoir accès", Venkat Srinivasan, directeur du Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science et directeur adjoint du Joint Center for Energy Storage Science. Energy Storage Research, a déclaré à GreenBiz. "Mais pour tout le monde, si vous n'avez pas ce contrat à long terme, que faites-vous ?" 

Les entreprises qui utilisent du lithium en dehors du marché des véhicules électriques en ressentent particulièrement la douleur, a-t-il déclaré à GreenBiz. Certains ne parviennent à trouver personne pour répondre à leurs appels.

Président Joe Biden invoqué la Loi sur la production de défense en mars pour encourager la production nationale de minéraux pour les batteries au lithium. Mais alors que la Chine, l'Australie et le Chili produisent la majeure partie du lithium mondial et que la Chine fabrique environ 70 % des batteries de véhicules électriques dans le monde, les États-Unis ont beaucoup de rattrapage à faire.

Néanmoins, Srinivasan est optimiste quant au fait que les États-Unis parviendront à résoudre la crise de leur chaîne d’approvisionnement. Beaucoup de gens « jettent leurs idées au mur », a-t-il déclaré, ce qui signifie que quelque chose doit rester. De plus, il est ravi que de nombreuses entreprises disposent enfin d'un financement de marché de l'ordre de 100 millions de dollars. "Les gens comme moi qui alimentent le pipeline de R&D ont des entreprises qui examinent désormais ces solutions très attentivement parce qu'elles disposent des financements nécessaires pour évoluer", a-t-il déclaré.

Voici ce qui semble prometteur à court et moyen terme :

Une économie de batterie lithium-ion en boucle fermée 

Une poignée d’entreprises ont relevé les défis du recyclage des batteries au lithium et commercialisent une nouvelle technologie prometteuse pour récupérer le lithium, le cobalt et le nickel des batteries usagées. Les investisseurs sont verser dans des centaines de millions à l’industrie, tandis que l’administration Biden affecté 3.16 milliards de dollars vers elle.

Une industrie de recyclage des batteries au lithium pourrait fournir une nouvelle source de lithium dans les prochaines années, sans les impacts environnementaux et communautaires liés à l’extraction de nouveaux matériaux.

Monter des éléments de Westborough, dans le Massachusetts, est un pionnier de cette technologie. Il détruit les batteries, en extrait les impuretés et laisse derrière lui du lithium, du cobalt et du nickel précieux dans une « masse noire ». Il convertit ensuite la masse noire en cathodes de batterie dans un système en boucle fermée qui produit un minimum de déchets. Cette technologie représente une amélioration considérable par rapport à la fusion ou à la combustion de batteries, un processus simple mais inefficace qui produit des déchets et des émissions atmosphériques toxiques. 

A entretien fascinant avec Mike O'Kronley, PDG d'Ascend Elements, et Disruptive Investing, explique le processus et son potentiel.

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Ascend Elements préfère appeler le processus « upcycling », car il convertit les matériaux récupérés en une nouvelle cathode de batterie entièrement recyclée qui fonctionne aussi bien ou mieux que les cathodes construites à partir de minéraux nouvellement extraits. L'entreprise a attiré 90 millions de dollars d'investisseurs et construit une usine de fabrication à Covington, en Géorgie, qui ouvrira ses portes plus tard cette année, avec une capacité de traitement de 30,000 XNUMX tonnes de batteries lithium-ion et de déchets par an.  

Basé à Toronto Cycle Li De la même manière, elle déploie une approche en boucle fermée et construit des installations en Arizona, en Alabama et à New York. Elle s'attend à disposer d'une capacité totale de traitement de batteries lithium-ion de 65,000 XNUMX tonnes par an dans ses « rayons » en Amérique du Nord et en Europe, et a récemment augmenté 200 millions de dollars du producteur de métaux et négociant en matières premières Glencore.

Bien qu’il n’y ait pas encore assez de batteries de véhicules électriques usagées pour développer l’industrie naissante du recyclage (ou de l’upcycling), les experts anticiper qu'à partir de 2025, 398,000 XNUMX tonnes de batteries commenceront à vieillir hors des applications de véhicules électriques aux États-Unis à court terme, Srinivasan a déclaré que les déchets issus de la fabrication de batteries sont une source potentielle de lithium.  

La récupération des minéraux peut aider mais ne résoudra pas la crise de l'approvisionnement en lithium, ont déclaré les experts. Et un défi à plus long terme, a prévenu Srinivasan, est la décision de créer des batteries pour véhicules électriques sans cobalt ni nickel en raison des problèmes de chaîne d'approvisionnement de ces minéraux. La récupération du cobalt et du nickel est ce qui rend le recyclage des batteries au lithium compétitif, et sans ces minéraux, le recyclage pourrait être moins attrayant, a-t-il déclaré.

Exploiter de nouvelles sources géothermiques de lithium

L’exploitation de nouvelles sources de lithium doit faire partie de la solution, et les sources géothermiques offrent un approvisionnement potentiellement plus durable que les méthodes traditionnelles d’extraction à ciel ouvert ou dans les salines. Les efforts visant à extraire le lithium des sources géothermiques situées sous la vaste mer de Salton, dans la vallée impériale de Californie, semblent particulièrement prometteurs et pourraient devenir opérationnels d'ici quelques années.

Les centrales géothermiques fonctionnent en pompant depuis les profondeurs du sous-sol une solution saline complexe qui absorbe la chaleur de la Terre et est enrichie en lithium et d'autres minéraux. Les centrales géothermiques convertissent cette chaleur en électricité.

Plusieurs entreprises de l'Imperial Valley exploitant 11 centrales d'énergie géothermique développent des technologies pour extraire et traiter le lithium de la saumure géothermique afin de le vendre sur le marché des batteries pour véhicules électriques. 

Le problème de la santé doit être résolu parallèlement au développement de cette industrie du lithium, car il faut un environnement sain pour travailler.

"Les trois sociétés sont à différents stades de l'approche de la ligne d'arrivée, mais cela est réellement en train de se produire", a déclaré Michael McKibben, professeur-chercheur à l'Université de Californie à Riverside, co-dirigeant une subvention de recherche de 1.2 millions de dollars du Département de l'Énergie pour évaluer le long terme. durabilité des sources de lithium sous la mer de Salton.

McKibben a déclaré que les estimations préliminaires montrent que les vastes réserves de lithium pourraient fournir 85 % de la production mondiale actuelle et durer au moins 75 ans. 

EnergySource Minerals de San Diego est le plus avancé. Elle possède une usine et passera à l’exploitation commerciale d’ici un an et demi. Berkshire Hathaway Energy Co., qui possède 10 des 11 centrales géothermiques, pilote l'extraction du lithium au cours des 18 prochains mois sur l'un de ses sites géothermiques. Elle espère atteindre la production commerciale de lithium d’ici 2026.

"Pour moi, le gros problème est de savoir si Berkshire Hathaway pourra le faire dans les 10 usines restantes", a déclaré McKibben.

Les États Commission de la Vallée du Lithium, présidé par la défenseure de la justice environnementale Silvia Paz, envisage une chaîne d'approvisionnement complète de fabrication et de recyclage de batteries dans la vallée impériale qui pourrait fournir des emplois bien rémunérés dans l'une des régions les plus pauvres de Californie.  

Cependant, les sources géothermiques ne seront pas disponibles avant quelques années, et l'une des pierres d'achoppement est la poussière toxique libéré par l'assèchement de Salton Sea, lié à l'asthme et à d'autres maladies dans les communautés voisines. "Le problème de santé doit être résolu parallèlement au développement de cette industrie du lithium, car il faut un environnement de travail sain", a déclaré McKibben.

De plus, la Commission Lithium Valley étudie la possibilité de mettre en place une taxe spéciale pour les communautés locales ou un mécanisme garantissant que les revenus reviendront aux résidents, a-t-il déclaré.

"Il y a beaucoup d'espoir que [le Salton Sea] change les choses", a déclaré Srinivasan, "mais il doit être intégré et il doit être rentable." 

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