Batteries menacées : rupture d'approvisionnement imminente pour le lithium

FT repenser

Pour atteindre les objectifs de zéro émission nette dans les décennies à venir, nos systèmes de transport doivent changer - le grondement fort des voitures à essence et au diesel doit être remplacé par le faible bourdonnement des véhicules électriques (VE) sur nos routes. Mais alors que les ventes de véhicules électriques ont grimpé en flèche et que 30 gouvernements ont déclaré qu'ils arrêteraient la vente de nouvelles voitures à essence et diesel d'ici 20401 ou avant, il existe un problème très important : la demande croissante de lithium.

Avec des projections selon lesquelles nous allons bientôt voir des pénuries dans l'approvisionnement en «or blanc» qui fait partie intégrante de la production de batteries, des inquiétudes ont été exprimées quant au fait que les objectifs de déploiement des véhicules électriques pourraient être compromis. L'approvisionnement ne dépendant que d'une poignée de pays et les protestations se poursuivant contre l'impact environnemental de l'extraction du lithium, la course est lancée pour trouver des sources alternatives de cette ressource précieuse, voire des métaux alternatifs.

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Avec le nickel et le cobalt, le lithium est un composant clé des batteries que l'on trouve dans la plupart des appareils électroniques d'aujourd'hui, où il est utilisé pour fabriquer les cathodes qui transportent le courant électrique des batteries aux appareils qu'elles alimentent. Jusqu'à récemment, la part du lion de la production mondiale de lithium était utilisée dans la fabrication de batteries pour téléphones mobiles et ordinateurs portables, cependant, avec une batterie pour une seule voiture électrique contenant environ 50 kg de carbonate de lithium, les véhicules électriques ont maintenant pris la première place2.

La demande croissante de véhicules électriques a entraîné de fortes hausses de prix - au cours des deux dernières années, les prix du carbonate de lithium de qualité batterie ont été multipliés par 10. En 2021, suffisamment de lithium a été extrait pour fabriquer environ 11 millions de batteries, mais pour atteindre les objectifs net zéro d'ici 2050, on estime que le monde aura besoin d'un total cumulé de 2 milliards de batteries pour les véhicules électriques3 et hybrides. Alors que les estimations estiment que les réserves mondiales sont suffisantes pour produire 2,5 milliards de dollars, en théorie suffisantes pour répondre à la demande, le lithium est également nécessaire pour les batteries des avions, des trains, des vélos et des biens de consommation.

Les estimations suggèrent qu'au cours des cinq années allant de 2020 à 2025, la demande de lithium va tripler4. L'Agence internationale de l'énergie (AIE) met en garde contre des pénuries potentielles dans seulement deux ans5, laissant de nombreux acheteurs potentiels de VE, qui veulent jouer leur rôle pour atteindre le zéro net, à risque de passer à côté.

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Alors que les gisements de lithium sont répandus, la production est principalement concentrée en Australie, en Chine, en Argentine et au Chili, qui possède les plus grandes réserves connues. De nouveaux gisements ont été découverts aux États-Unis, au Portugal, en Allemagne et au Mexique, entre autres, mais malgré cela, la production reste concentrée dans les «quatre grands».

Bien que l'Australie domine la production, représentant plus d'extraction que tout le reste combiné, la Chine a la mainmise sur la chaîne d'approvisionnement, avec 60% du raffinage mondial du traitement du lithium, le processus dans lequel le lithium brut est transformé en matériau prêt pour la batterie, se déroulant dans le pays. Au cours de la dernière décennie, les entreprises chinoises ont également acheté pour environ 5,6 milliards USD d'actifs de lithium en dehors de la Chine.6 Pour ajouter aux contraintes d'approvisionnement, 75 % de la capacité de production mondiale est détenue par seulement cinq entreprises.

Dans de nombreux endroits, la production est compliquée par l'impact environnemental de l'extraction du lithium7. En Amérique latine, où le lithium est principalement extrait des saumures par évaporation en étang, le processus est très gourmand en eau, nécessitant 2,2 millions de litres d'eau pour la production de seulement 1 tonne de lithium8. Au Chili et en Argentine, le lithium est extrait sous les salines dans certains des endroits les plus secs de la planète9, tandis que la mine de San Cristóbal en Bolivie utiliserait 50 000 litres d'eau chaque jour10. En Argentine, des mesures sont prises pour limiter les plans d'exploration ambitieux11 en raison des préoccupations concernant les droits des peuples autochtones et les écosystèmes dans lesquels ils vivent. En Australie, le lithium est extrait par l'exploitation minière conventionnelle car il se trouve dans la roche dure. Ce type d'extraction du lithium qui a trois fois plus d'intensité carbonique que le lithium extrait par évaporation12.

L'industrie est également confrontée à des difficultés pratiques. La barre à l'entrée est élevée pour les mineurs et les transformateurs de lithium - seul un petit nombre d'entreprises ont les moyens et l'expertise nécessaires, et on ne sait pas combien de temps il faudra aux nouveaux entrants pour se connecter. Albemarle, le plus grand producteur de lithium au monde, a bloqué ses projets d'extraction de lithium en Europe13 faute de trouver un site approprié. Les préoccupations environnementales et les difficultés d'extraction sont telles que même la découverte de nouveaux gisements ne garantit pas une augmentation de la production à court terme.

Viennent ensuite les macro-menaces liées aux catastrophes naturelles ou aux conflits géopolitiques. Dans une chaîne d'approvisionnement peu résiliente, même des perturbations mineures de l'ordre géopolitique pourraient mettre en péril les exportations essentielles de lithium.

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Les économies d'échelle et les innovations technologiques ont entraîné une baisse spectaculaire des coûts de fabrication des batteries - entre 2010 et 2020, le prix des batteries lithium-ion a chuté de 88 %. Le prix et l'accessibilité du lithium menaçant d'inverser cette tendance, on espère maintenant que l'innovation contribuera à résoudre les problèmes d'approvisionnement.

Les technologies émergentes offrent un peu d'espoir. L'extraction directe du lithium14, où le lithium est extrait de la saumure sans évaporation, réduit l'intensité de l'eau et améliore ainsi la viabilité des nouvelles opérations. Alors que la récupération améliorée des métaux à partir des flux de déchets miniers ou des minerais à faible teneur maximise la production des opérations d'une mine.

Les années à venir verront également la « première vie » de nombreuses batteries de véhicules électriques toucher à leur fin. Avec des innovations en matière de recyclage permettant de récupérer jusqu'à 80 % du lithium contenu dans une batterie usagée, on espère que les matériaux recyclés représenteront jusqu'à 10 % de nos besoins en lithium d'ici 204015.

Une autre question plus simple se pose au sein de l'industrie : le lithium peut-il être remplacé ? Le sel, l'eau de mer, le silicium, le magnésium, le fer et même le chanvre sont tous explorés comme alternatives au lithium ou comme additifs qui pourraient réduire le volume de lithium nécessaire. Alors que le lithium reste pour l'instant la référence pour les fabricants de batteries, un secteur alternatif à croissance rapide est en train d'émerger alors que l'électrification de l'économie crée de vastes opportunités pour des formes plus durables de stockage d'électricité. Par exemple, des batteries sodium-ion sont actuellement testées par plusieurs constructeurs automobiles chinois et plus de 20 usines de fabrication sont en cours d'installation dans le monde16.

Les véhicules électriques représentent un gain compliqué. D'une part, ils sont essentiels dans la transition vers un monde à zéro émission nette. D'autre part, leur production s'accompagne de nombreux défis environnementaux. L'Europe et les États-Unis déploient de sérieux efforts pour parvenir à l'indépendance du lithium, avec des politiques visant à assouplir les barrières réglementaires à l'ouverture de nouvelles mines de lithium et des incitations pour encourager l'achat de lithium d'origine nationale. Malgré cela, avec des projections selon lesquelles la demande de lithium atteindra 550 000 tonnes par an d'ici 2030, on s'attend dans de nombreux trimestres à une pénurie d'approvisionnement pour «l'or blanc» dans les années à venir.

1 6 constructeurs automobiles et 30 pays disent qu'ils élimineront progressivement les ventes de voitures à essence - The New York Times (nytimes.com) 2 Suppose une batterie de 60 kWh. Page 10, Matériaux critiques pour la transition énergétique : Lithium (irena.org) 3 Net Zero d'ici 2050 - Une feuille de route pour le secteur mondial de l'énergie (windows.net) 4 Marché du lithium - Bacanora Lithium 5 Les voitures électriques surmontent les problèmes d'approvisionnement de plus de doubler les ventes mondiales – Analyse - AIE 6 Ce graphique montre plus de 25 ans de production de lithium par pays | Forum économique mondial (weforum.org) 7 Révélé : comment la transition américaine vers les voitures électriques menace de ravager l'environnement | Nouvelles américaines | The Guardian 8 La grande question sans réponse des batteries au lithium - BBC Future 9 Le triangle du lithium : à la rencontre du Chili, de l'Argentine et de la Bolivie (harvard.edu) 10 Le lithium et l'Amérique latine au cœur de la transition énergétique | Forum économique mondial (weforum.org) 11 Les défenseurs de l'environnement unissent leurs forces à travers l'Argentine pour arrêter le boom minier - Waging Nonviolence | Waging Nonviolence 12 Lithium de roche dure vs saumure – comment se comparent leurs courbes de carbone ? | Benchmark Source (benchmarkminerals.com) 13 Abonnez-vous pour lire | Financial Times (ft.com) 14 Extraction directe du lithium • Cleantech Lithium 15 Résumé analytique – Le rôle des minéraux critiques dans les transitions énergétiques propres – Analyse - AIE 16 La batterie sodium-ion arrive sur les voitures de production cette année - CleanTechnica

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