Lithium
Modèle:Voir homonymes Modèle:Infobox Élément/Lithium
Le lithium est l'élément chimique de numéro atomique 3, de symbole Li. C'est un métal alcalin, du premier groupe du tableau périodique des éléments.
Les noyaux atomiques des deux isotopes stables du lithium (6Li et 7Li) comptent parmi ceux ayant l'énergie de liaison par nucléon la plus faible de tous les isotopes stables, ce qui signifie que ces noyaux sont assez peu stables comparés à ceux des autres éléments légers. C'est pourquoi ils peuvent être utilisés dans des réactions de fission nucléaire comme de fusion nucléaire. C'est aussi pourquoi le lithium est moins abondant dans le système solaire que 25 des Modèle:Nobr chimiques les plus légers<ref>Modèle:Article.</ref>. Sa surabondance relative dans la nature par rapport aux prédictions de la nucléosynthèse primordiale et stellaire s'explique en fait par sa nucléosynthèse interstellaire (phénomène de spallation cosmique) par bombardement d'éléments plus lourds par des rayons cosmiques.
Pur, le lithium est un métal mou et gris argenté et le plus léger des éléments solides. Il s'oxyde rapidement au contact de l'air et de l'eau, devenant gris foncé, puis rapidement anthracite, puis noir. Comme les autres métaux alcalins, il est conservé dans de l'huile minérale pour le préserver de l'air.
Il est utilisé pour fabriquer des piles électriques et batteries d'accumulateurs rechargeables ou à haute tension (71 %), par l'industrie du verre et des céramiques techniques (14 %), des lubrifiants spéciaux, le traitement de l'air vicié par le Modèle:CO2, par la métallurgie et l'industrie du caoutchouc et des thermoplastiques, la chimie fine, la production d'alliages. En médecine, il est utilisé pour le traitement du trouble bipolaire et est largement utilisé en psychiatrie malgré sa fenêtre thérapeutique étroite<ref name=cardiotoxicite2022/> ; en physique nucléaire, il sert à produire du tritium (6Li + n → 4He + 3H) et le deutérure de lithium (6Li2H) est le combustible de la bombe H.
Très réactif, le lithium n'existe pas à l'état natif dans le milieu naturel, mais uniquement sous la forme de composés ioniques. On l'extrait de roches de type pegmatite, ainsi que d'argiles et de saumures. L'élément chimique est le plus souvent directement utilisé à partir des concentrés miniers. On l'obtient industriellement à l'état métallique par l'électrolyse de sel fondu (55 % LiCl et 45 % KCl, à Modèle:Tmp).
Les réserves mondiales prouvées de lithium sont estimées par l'Institut d'études géologiques des États-Unis (USGS) à Modèle:Unité (mégatonnes) fin 2021, dont 42 % au Chili, 26 % en Australie, 10 % en Argentine, 7 % en Chine et 3,4 % aux États-Unis ; l'ensemble des ressources identifiées est estimé à Modèle:Unité, dont 24 % en Bolivie, 21 % en Argentine, 11 % au Chili, 10 % aux États-Unis, 8 % en Australie et 6 % en Chine. Sa production mondiale est de Modèle:Unité en 2021, essentiellement en Australie (55 %), au Chili (26 %), en Chine (14 %) et en Argentine (6 %).
Le lithium est présent à l'état de traces dans les océans et chez tous les êtres vivants, et est peut-être un oligoélément (mais aux fonctions encore mal comprises, les animaux et végétaux semblant pouvoir bien vivre dans un milieu dépourvu de lithium)Modèle:Référence nécessaire.
Histoire
Le lithium (du grec Modèle:Langue signifiant « pierre »<ref name="Krebs47">Modèle:Harvsp.</ref>) fut découvert par le chimiste suédois Johan August Arfwedson en 1817 en analysant de la pétalite (Modèle:Formule chimique)<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref name=":0">Modèle:Lien web.</ref>. En 1800 lors d'un voyage en Europe, José Bonifácio de Andrada e Silva découvrit un nouveau minéral sur l'île de Utö dans la commune de Haninge en Suède qu'il nomma pétalite<ref name="Weeks484-486">Modèle:Harvsp.</ref>. C'est en analysant cette roche qu'Arfwedson, dans le laboratoire de Berzelius, identifie un nouvel élément jusque-là inconnu. Plus tard, il le détecte dans des minéraux de spodumène (Modèle:Formule chimique) et de lépidolite (Modèle:Formule chimique) eux aussi en provenance de l'île de Utö<ref name="Weeks487">Modèle:Harvsp.</ref>. C'est pour souligner son origine minérale, contrairement aux deux autres alcalins connus à l'époque le potassium et le sodium qui avaient été découverts dans le règne végétal, que Berzelius le nomme lithion<ref name=":0" />,<ref name="Weeks486">Modèle:Harvsp.</ref>,<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.
En 1818, Christian Gmelin (1792-1860) note que les « sels de lithion » donnent une flamme rouge et brillante<ref name="Gmelin">Modèle:Article.</ref>.
Les deux hommes cherchent à isoler l'élément de son sel mais n'y parviennent pas. L'élément sera isolé par électrolyse d'un oxyde de lithium par William Thomas Brande et Sir Humphry Davy.
La production commerciale de lithium commença en 1923 par la firme allemande Metallgesellschaft AG qui utilisa l'électrolyse d'un mélange de chlorure de lithium et de chlorure de potassium fondu<ref name="Garrett99">Modèle:Harvsp.</ref>.
Les différentes nations impliquées dans le développement de la bombe H à la fin des années 1940 et au début des années 1950 produisent du deutérure de lithium enrichi en lithium 6. Le lithium appauvri est introduit sur le marché des réactifs, augmentant significativement l'incertitude sur la masse atomique du lithium. En conséquence, la masse atomique d'échantillons de lithium (naturels et commerciaux) peut varier entre Modèle:Unité<ref name=gbt>Modèle:Article.</ref>.
Isotopes
Les deux isotopes stables du lithium présents dans la nature sont 6Li et 7Li, ce dernier étant le plus abondant (92,5 %)<ref name="Coplen">Modèle:Harvsp.</ref>,<ref name="Tomascak">Modèle:Harvsp.</ref>.
En 2012, les radioisotopes Modèle:3Li, 4Li, 5Li, 8Li, 9Li, 10Li, 11Li, 12Li et 13Li ont par ailleurs déjà été observés<ref name="Audi1179-1180">Modèle:Harvsp.</ref>. 12Li et 13Li sont ceux qui ont été découverts le plus récemment, en 2008<ref name="Audi1180">Modèle:Harvsp.</ref>. Parmi ces isotopes radioactifs les plus stables sont le 8Li avec une demi-vie de Modèle:Unité et le 9Li avec une demi-vie de Modèle:Unité<ref name="Audi2003">Modèle:Article.</ref>.
Abondance
Dans l'univers
Selon la théorie moderne de la cosmologie, le lithium est l'un des trois éléments synthétisés au cours du Big Bang, sous forme de lithium 7<ref>Modèle:Article.</ref>. La quantité de lithium générée dépend du nombre de photons par baryon, mais l'abondance du lithium peut être calculée pour les valeurs couramment admises pour ce nombre. Il existe cependant une contradiction cosmologique concernant le lithium, les étoiles les plus anciennes semblant contenir moins de lithium qu'elles ne devraient alors que les plus jeunes en possèdent plus<ref>Modèle:Article.</ref>. Une hypothèse est que dans les étoiles anciennes, le lithium est mélangé et détruit, alors que les étoiles jeunes en génèrent. Bien que le lithium se transmute en deux atomes d'hélium après collision avec un proton à des températures supérieures à Modèle:Unité de degrés Celsius, l'abondance du lithium dans les étoiles les plus jeunes est plus importante que les modèles numériques ne le prévoient<ref>Modèle:Lien web.</ref>. En 2017, douze étoiles de la Voie lactée contenant jusqu'à Modèle:Unité plus de lithium que le Soleil ont été observées ; ces étoiles n'ayant pas atteint la phase de géante rouge, le lithium qu'elles contiennent est supposé dater de la formation de celles-ci, mais sa présence demeure largement inexpliquée<ref>Modèle:Article.</ref>.
Bien qu'il soit l'un des trois éléments synthétisés à l'origine de l'univers, le lithium, tout comme le béryllium et le bore, est nettement moins abondant que d'autres éléments. Cela s'explique par les faibles températures nécessaires à sa destruction et au manque de processus pour le produire<ref>Modèle:Lien archive.</ref>.
Sur Terre
Le lithium est bien moins abondant que les alcalins et alcalino-terreux usuels (Na, K, Mg, Ca) même s'il est largement distribué dans la nature. Dans la croûte terrestre, les estimations indiquent une concentration variant entre 20 et Modèle:Unité (ppm) en poids (c'est-à-dire entre Modèle:Unité)<ref name="Kamienski">Modèle:Harvsp.</ref>. À Modèle:Unité par kg de croûte terrestre<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>, cela fait du lithium le Modèle:33e sur Terre<ref name="Krebs48">Modèle:Harvsp.</ref>. Bien qu'il soit présent dans toutes les régions du monde, on ne le trouve pas à l'état de métal pur du fait de sa réactivité importante avec l'eau et l'air<ref name="Krebs48" />. Le lithium est présent en faible quantité dans les roches magmatiques, sa concentration la plus importante étant au sein des granites. Les pegmatites granitiques sont les minéraux présentant la plus forte abondance en lithium, le spodumène et la pétalite étant les sources les plus viables pour une exploitation commerciale<ref name="Kamienski" />. La lépidolite contient elle aussi du lithium en quantité non négligeable<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>. Une autre source de lithium sont les argiles d'hectorite, exploitées notamment par la Western Lithium Corporation aux États-Unis<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Le contenu en lithium total des eaux marines est estimé à Modèle:Nobr de tonnes, avec une concentration relativement constante comprise entre Modèle:Unité<ref name="IOE">Modèle:Lien archive.</ref>,<ref name="ENCLabs">Modèle:Lien web.</ref> ou Modèle:Unité<ref>Modèle:Chapitre.</ref>. On observe cependant des concentrations plus importantes, proches de Modèle:Unité, à proximité des monts hydrothermaux<ref name="ENCLabs" />.
Teneurs et fonction biologique
Le lithium est trouvé à l'état de traces dans le plancton, dans de nombreuses plantes et invertébrés à des concentrations variant de 69 à Modèle:Unité (ppb). Dans les tissus et fluides vitaux des vertébrés, la concentration varie de Modèle:Unité<ref name="enc">Modèle:Lien web.</ref>. Les organismes marins en bioaccumulent plus que leurs homologues terrestres<ref>Modèle:Article.</ref>.
Un rôle éventuel d'oligoélément dans tout ou partie du Vivant est soupçonné, notamment depuis les années 1990<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Anke M, Arnhold W, Groppel U, Krause U, « The biological importance of lithium », Schrauzer GN, Klippel KF (eds) Lithium in biology and medicine, VCH Verlag, Weinheim, 1991, p. 149–167.</ref>,<ref>Modèle:Article.</ref>, mais encore obscur<ref name="enc" />.
En 2001, au Japon, une étude nutritionnelles chez les mammifères suggère qu'il serait un oligoélément chez l'humain et les métazoaires. Les auteurs, qui ont utilisé le vers Caenorhabditis elegans comme modèle animal (déjà utilisé pour des études sur les facteurs de longévité)<ref>Modèle:Article.</ref>, suggèrent une dose journalière admissible d'environ Modèle:Unité<ref name="Z">Modèle:Article.</ref>.
Réserves terrestres et production
Les réserves mondiales prouvées sont estimées à Modèle:Nobr (millions de tonnes) fin 2022 par l'Institut d'études géologiques des États-Unis (USGS) et les ressources identifiées atteindraient Modèle:Unité. Les réserves prouvées se répartissent pour l'essentiel entre le Chili (36 %), l'Australie (24 %), l'Argentine (10 %), la Chine (8 %) et les États-Unis (4 %). Les ressources identifiées sont situées surtout en Bolivie (21 %), en Argentine (20 %), aux États-Unis (12 %), au Chili (11 %), en Australie (8 %) et en Chine (7 %)<ref name="USGS2023">Modèle:Lien web.</ref>.
En 2022, la production mondiale de lithium est estimée à Modèle:Unité par l'USGS, en progression de 21 % par rapport à 2021 (Modèle:Unité) en réponse à une demande mondiale estimée à Modèle:Unité (+ 41 %), en particulier pour les batteries lithium-ion, et à des prix en hausse. Les principaux producteurs sont l'Australie (47 %), le Chili (30 %), la Chine (15 %) et l'Argentine (5 %)<ref name="USGS2023"/>.
Pour 2021, des estimations de production légèrement supérieures sont données par BP, avec un total de Modèle:Unité en 2021 ; BP estime les réserves à Modèle:Nobr fin 2021<ref name="BP2022">{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} BP Statistical Review of World Energy 2022 - 71st edition Modèle:Pdf, BP, Modèle:Date-, pages 52-53.</ref>.
Au rythme de 2022 (Modèle:Unité), les réserves (Modèle:Unité)<ref name="USGS2023"/> correspondent environ à Modèle:Nobr de production.
| Pays | Production 2018 | Production 2019 | Production 2020 | Production 2021 | Production 2022 estimée |
Réserves prouvées | Ressources estimées |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Modèle:Pays | 6 400 | 6 300 | 5 900 | 5 970 | 6 200 | 2 700 000 | 20 000 000 |
| Modèle:Pays | 58 800 | 45 000 | 39 700 | 55 300 | 61 000 | 6 200 000 | 7 900 000 |
| Modèle:Pays | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 21 000 000 |
| Modèle:Pays | 300 | 2 400 | 1 420 | 1 700 | 2 200 | 250 000 | 730 000 |
| Modèle:Pays | 2 400 | 200 | nd | nd | 500 | 930 000 | 2 900 000 |
| Modèle:Pays | 17 000 | 19 300 | 21 500 | 28 300 | 39 000 | 9 300 000 | 11 000 000 |
| Modèle:Pays | 7 100 | 10 800 | 13 300 | 14 000 | 19 000 | 2 000 000 | 6 800 000 |
| Modèle:Pays | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 3 000 000 |
| Modèle:Pays<ref name="BP2022"/>,Modèle:Note | 900 | 900 | 900 | nd | 900 | 1 000 000 | 12 000 000 |
| Modèle:Pays | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 3 200 000 |
| Modèle:Pays | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 1 700 000 |
| Modèle:Pays<ref>L'État tchèque reparle de l'exploitation des réserves de lithium..., Radio Prague, Modèle:Date-.</ref> | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 1 300 000 |
| Modèle:Pays | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 880 000 |
| Modèle:Pays | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 320 000 |
| Modèle:Pays | 800 | 900 | 348 | 900 | 600 | 60 000 | 270 000 |
| Modèle:Pays | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 840 000 |
| Modèle:Pays | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 1 000 000 |
| Modèle:Pays | nd | nd | nd | nd | nd | nd | 1 200 000 |
| Modèle:Pays | 1 600 | 1 200 | 417 | 710 | 800 | 310 000 | 690 000 |
| Autres pays | 3 300 000 | ||||||
| Total mondial | 95 000 | 86 000 | 82 500 | 107 000 | 130 000 | 26 000 000 | 98 000 000 |
Les ressources d'autres pays non mentionnés dans ce tableau sont : Namibie Modèle:Unité, Ghana Modèle:Unité, Finlande Modèle:Unité, Autriche Modèle:Unité, Kazakhstan Modèle:Unité<ref name="USGS2023"/>.
Gisements
Le lithium n'existe, en concentration permettant une exploitation économique rentable, qu'en très peu d'endroits sur Terre. C'est principalement une impureté des sels d'autres métaux alcalins, sous forme principalement de :
- chlorure de lithium LiCl, essentiellement dans les saumures de certains vieux lacs salés continentaux et mélangés à d'autres sels de métaux alcalins, de certaines eaux géothermales ou de champs pétrolifères ;
- silicates, dont le spodumène, LiAl (Modèle:Formule chimique) ou la pétalite (Li(Modèle:Formule chimique)) dans la pegmatite ;
- hectorite, une sorte d'argile de formule Modèle:Formule chimique, issue de l'altération de certaines roches volcaniques ;
- jadarite, Modèle:Formule chimique qui est un borate ;
- rhassoul, une argile marocaine riche en stevensite (Modèle:Fchim et lithium<ref name=AMI2014>Ministère marocain de l'équipement (2013), Appel à manifestation d'intérêt Modèle:Pdf (AMI) de 2014 Modèle:Citation.</ref>).
Le plus grand gisement mondial est le salar d'Uyuni, dans le département de Potosí, dans le sud-ouest de la Bolivie. Représentant un tiers de la ressource mondiale, il intéresse notamment le groupe Bolloré<ref name="LeMonde">Les ressources limitées de lithium pourraient freiner l'essor des voitures électriques, Le Monde, Modèle:Date-.</ref>. En Modèle:Date-, la Bolivie a autorisé l'exploitation du lithium sur le désert de sel fossile d'Uyuni et la création d'une usine d'extraction<ref name="LeMonde"/>.
Le second plus grand gisement est le salar d'Atacama, au Chili qui est depuis 1997 le premier exportateur mondial, avec la compagnie allemande Chemetall comme opérateur principal<ref name=LeMonde/>.
L'Argentine possède également un gisement de lithium, au salar del Hombre Muerto, à une centaine de kilomètres au nord d'Antofagasta de la Sierra, dans le nord-ouest du pays, difficile d'accès (seules des pistes en terre naturelle y mènent) mais exploité par FMC depuis 1995<ref name=SocChim2015>FMC Corporation Completes Acquisition of Cheminova A/S, communiqué, Société chimique de France, Modèle:Date-, Philadelphie.</ref>.
En Australie-Occidentale, dans la pegmatite des mines de Greenbushes, Talison Lithium Ltd extrayait vers 2010-2011 plus de Modèle:Unité de concentré de spodumène contenant Modèle:Unité de lithium (plus de 25 % de la production mondiale de lithium, dont les réserves prouvées et probables atteignent Modèle:Nobr de tonnes de minerai renfermant 1,43 % de lithium)<ref name=SocChim2015/>. Dans la même région, Modèle:Langue a entamé en 2010 l'exploitation à ciel ouvert d'un gîte de pegmatite dans la mine de Modèle:Langue, proche de Ravensthorpe, visant une production de Modèle:Unité de concentré de spodumène à 6 % de Modèle:Fchim avec coproduction d'oxyde de tantale. En 2012, Modèle:Unité de concentré de spodumène ont été produites. Les réserves prouvées et probables sont de Modèle:Unité de minerai contenant 1,04 % de Modèle:Fchim et Modèle:Unité de Modèle:Fchim Modèle:Citation<ref name=SocChim2015-2>Modèle:Lien web.</ref>.
D'autres gisements sont exploités, notamment des lacs asséchés au Tibet<ref>Le Lithium du Tibet, sur Enerzine (consulté le Modèle:Date-).</ref>, en Russie et aux États-Unis (Silver Peak, Nevada, exploité par Rockwood Lithium) ou au Zimbabwe (mine de Bikita, à ciel ouvert, avec Modèle:Unité de minerai à 4,45 % de Modèle:Fchim).
Les eaux géothermales de Modèle:Langue (Californie) sont aussi riches en lithium que les lacs salés boliviens et chiliens. Leur extraction avait été envisagée<ref name=physorg>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Lithium to be extracted from geothermal waste, sur Phys.org.</ref>, mais la société chargée du projet a fermé ses portes en 2015<ref name=simbolMat>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Simbol Materials. Files for Bankruptcy, Borrego Sun, le Modèle:Date-.</ref>.
Au Canada, un gisement a été découvert en 2010 aux environs de la baie James, exploité par plusieurs entreprises, jusqu'à sa fermeture en 2014<ref name=QebLi>« Québec lithium cesse sa production », Les Affaires.</ref>. Un projet de mine est à l'étude dans l'Abitibi<ref name=AbiLi>« Sayona Mining part à la rencontre de la communauté de Pikogan », sur ICI Abitibi-Témiscamingue, 14 mars 2018.</ref>.
En Afghanistan de très importantes réserves ont été mentionnées en Modèle:Date- dans la presse<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} U.S. Identifies Vast Mineral Riches in Afghanistan, Modèle:Langue, 13 juin 2010.</ref>.
Le gouvernement indien annonce en février 2023 la découverte d'un gisement majeur de lithium dans la région du Jammu-et-Cachemire, dans le nord-ouest du pays. Ce gisement est évalué à Modèle:Unité, soit 5,7 % des réserves mondiales. La découverte est alors au stade « préliminaire » et de nombreuses autres analyses doivent être conduites pour confirmer la taille du gisement<ref>« Un gigantesque gisement de lithium découvert en Inde », Les Échos, 14 février 2023.</ref>.
Europe
L'Union européenne prévoit une multiplication par 18 de sa consommation de lithium entre 2020 et 2030. Or la quasi-totalité du lithium qu'elle utilise est importée. Une seule mine de lithium est active en Europe, au Portugal : elle extrait Modèle:Unité par an qui servent à l'industrie de la céramique. Bruxelles estime que l'Europe pourrait d'ici à 2025 assurer 80 % des besoins de son industrie automobile, principal consommateur.
Toutefois, l'Institut d'études géologiques des États-Unis (USGS) estime en 2021 les réserves européennes (gisements de taille connue et économiquement exploitables) à Modèle:Unité, soit 0,7 % des réserves mondiales, et les ressources (gisements découverts ou probables) à 7 % du total mondial. Cela permettrait au mieux de couvrir à peine la moitié de la demande pour les voitures électriques en 2030, Modèle:Refnec.
En France, des chercheurs du Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) affirment, dans un article paru sur le site [[The Conversation (média)|Modèle:Langue]], que, grâce aux gisements de lithium dans le Massif central ou dans les saumures géothermales d'Alsace, le pays pourrait être autonome pour le lithium, le potentiel minier dépassant les Modèle:Unité de lithium métal<ref>« Relocaliser l'extraction des ressources minérales : en Europe, les défis du lithium », [[The Conversation (média)|Modèle:Langue]], Modèle:Date-.</ref>.
En Autriche, à proximité de Wolfsberg, Modèle:Langue entend commencer à produire dès 2023. Le projet le plus avancé est celui de Modèle:Langue au nord du Portugal, où la société britannique Modèle:Langue espère ouvrir prochainement une première mine dans le plus important gisement de spodumène en Europe. La population locale s'oppose à ce projet, craignant que l'extraction de minerais n'endommage les terres alentour<ref>« L'Europe, un géant endormi du lithium », Les Échos, Modèle:Date-.</ref>.
Rio Tinto annonce fin Modèle:Date- la suspension de son projet de mine de lithium de la région de Jadar, au sud-ouest de la Serbie, après quatre semaines de manifestations monstres de la part de militants écologistes, qui craignent une pollution des champs de maïs. Le projet prévoyait le début de la commercialisation en 2026 et une production de Modèle:Unité par an à partir de 2029, soit assez pour équiper un million de voitures électriques<ref>« Rio Tinto gèle son projet de mine dans le lithium en Serbie », Les Échos, Modèle:Date-.</ref>. Le Modèle:Date-, le gouvernement serbe annonce avoir retiré les permis d'exploitation, mettant un point final au projet<ref>« La Serbie enterre le plus grand projet de mine de lithium en Europe », Les Échos, Modèle:Date-.</ref>.
En Espagne, l'Estrémadure, région proche du Portugal, recèle d'importants gisements de lithium. La compagnie Lithium Iberia, constituée par un groupe d'entrepreneurs et d'ingénieurs espagnols, développe un projet de mine à Las Navas, dans la commune de Cañaveral, qui devrait produire à partir de 2024 pendant Modèle:Nobr Modèle:Unité par an d'hydroxyde de lithium, durée qui pourrait être prolongée de dix ans. La compagnie australienne Modèle:Langue menait des recherches pour exploiter une mine à ciel ouvert près de San José, à Cáceres, mais ce projet se heurte à une opposition farouche de la population et des élus municipaux, malgré la présentation en Modèle:Date- d'une nouvelle version, qui passerait de l'exploitation à ciel ouvert à une exploitation en galeries et offrirait de nouvelles garanties pour la restauration des lieux<ref>« En Espagne, la ruée controversée vers le lithium », Les Échos, 7 mars 2022.</ref>.
Le producteur de lithium germano-australien Modèle:Langue envisage une exploitation raisonnée de lithium en Allemagne par extraction de saumure avec réinjection de cette saumure une fois traitée, Modèle:Refnec Vulcan Energy s'engage en 2021 à fournir à Stellantis entre Modèle:Unité d'hydroxyde de lithium sur cinq ans à partir de 2026<ref>« Batteries : Stellantis sécurise ses approvisionnements en lithium », automobile-propre.com, Modèle:Date-.</ref>. Vulcan Energy Resources, créée en 2018 en Australie, développe un projet d'extraction de lithium de quatre sites géothermiques de la vallée du Rhin. L'eau chaude et salée sera extraite à plus de trois kilomètres de profondeur, puis filtrée pour récupérer le lithium, lequel sera ensuite concentré sur place puis raffiné à Francfort. La chaleur de cette eau à Modèle:Tmp sera utilisée pour produire de l'énergie verte, dont une moitié sera utilisée pour le procédé et l'autre revendue aux collectivités locales. Vulcan dispose d'une dizaine de licences en Allemagne et d'une autre en Italie et espère, avec le soutien de Renault et Stellantis, en acquérir en France, en Alsace, où le potentiel est important. Stellantis annonce le Modèle:Date- avoir investi Modèle:Nobr d'euros pour prendre 8 % de Vulcan Energy Resources, qui a signé des contrats avec Renault, Volkswagen, Umicore et LG<ref>« Vulcan, l'expert du lithium vert qui a séduit Stellantis, Renault et Volkswagen », Les Échos, 24 juin 2022.</ref>. En septembre 2022, le premier pilote de son procédé fonctionne à la centrale géothermique d'Insheim, près de Karlsruhe, opérationnelle depuis 2012. Une deuxième installation pilote du procédé doit multiplier les volumes par 200 d'ici à la fin de 2022. La production doit démarrer fin 2024 ; elle est censée atteindre un volume de plus de Modèle:Unité d'hydroxyde de lithium par an en 2027, à l'issue de plus de deux milliards d'euros d'investissements<ref>« Vulcan, l'espoir d'un lithium européen », Les Échos, 7 septembre 2022.</ref>.
Les projets de mines de lithium en Europe se multiplient donc : Syväjärvi en Finlande, Cinovec en Tchéquie, Zinnwald, Brichsal et Karlsruhe en Allemagne, Wolfsberg en Autriche, Soultz-sous-Forêts en Alsace, Échassières dans l'Allier, ou Barroso au Portugal. Mais la plupart de ces gisements sont de petite taille. Selon un rapport de l'université de Louvain, ils pourraient représenter une production de l'ordre de Modèle:Unité annuelles en 2030, et les projets de raffineries atteindraient Modèle:Unité, mais ces estimations étaient optimistes car elles prenaient en compte le projet minier de Rio Tinto dans la vallée de Jadar qui a été stoppé par Belgrade.
D'après Eramet, les projets en cours permettraient de répondre au mieux à 15 à 20 % des besoins européens en 2030. Le potentiel du recyclage pourrait être plus important : l'université de Louvain l'estime à Modèle:Unité en 2030 et Modèle:Unité en 2050 pour une demande de Modèle:Unité<ref>État d'alerte sur la dépendance européenne au lithium, Les Échos, 27 septembre 2022.</ref>.
Le 29 juin 2023, le groupe minier français Imerys, qui a déjà lancé le projet d'exploitation de lithium de Beauvoir dans l'Allier, annonce un partenariat avec Modèle:Lang en vue d'exploiter les ressources en lithium de la carrière de kaolin d'Imerys à St Austell, dans les Cornouailles, au sud-ouest de l'Angleterre. Une coentreprise entre Imerys (80 %) et Modèle:Lang (20 %) doit être créée pour produire Modèle:Unité de carbonate de lithium par an, permettant de fabriquer Modèle:Unité électriques, soit près d'un tiers de la demande annuelle estimée au Royaume-Uni en 2030<ref>Imerys se lance dans la ruée vers le lithium anglais, Les Échos, 29 juin 2023.</ref>.
France
En France métropolitaine, un gisement (Modèle:Citation, encore inexploité) a été identifié en 1986 par le Bureau de recherches géologiques et minières à Tréguennec (Finistère) sur le site de l'ancienne carrière de Prat-ar-Hastel<ref>Y. Lulzac, Les minéralisations à étain, tantale et lithium de Tréguennec (Finistère), rapport, Bureau de recherches géologiques et minières, 1986, DAM 011 OP4.</ref>,<ref>Aplite de Tréguennec (Finistère) Modèle:Pdf, fiche, SIG Mines France, BRGM.</ref>. Quelques gisements ont déjà été ponctuellement exploités dans de la lépidolite dans le nord-ouest du Massif central surtout et moindrement dans de la pétalite et amblygonite (à Échassières, à Montrebas ou dans les monts d'Ambazac). En 2015, seul le site d'Echassières en fournit (exploité par le groupe Imerys), comme coproduit de l'exploitation de kaolin, sables et granulats ; le gîte est lié à un apex leucogranitique différencié (à albite). Son potentiel a été estimé par le BRGM à Modèle:Unité de Modèle:Fchim, à 0,7 %, sous forme de lépidolite disséminée (mica lithinifère), accompagné de Modèle:Unité de Sn, Modèle:Unité de [[trioxyde de tungstène|Modèle:Fchim]] et Modèle:Unité de Ta-Nb. Le minerai est assez difficile à exploiter en raison de sa richesse en fer et en fluor<ref>Fiche Lihium, Bérilyum Modèle:Pdf, SIG Mines France, BRGM (consulté le Modèle:Date-).</ref>.
Le BRGM a publié en 2019 un rapport de synthèse sur les ressources en lithium de la France, qui conclut que Modèle:Citation Il évalue les ressources en Modèle:Fchim à Modèle:Unité de « ressources mesurées » (gisement de Beauvoir, en exploitation) plus Modèle:Unité de « ressources indiquées » (gisement de TréguennecModèle:Note) et Modèle:Unité de « ressources supposées »<ref>Ressources métropolitaines en lithium et analyse du potentiel par méthodes de prédictivité Modèle:Pdf, rapport final, BRGM, Modèle:Date-.</ref>.
Dans son rapport, le BRGM ajoute que Modèle:Nobr potentiels sont recensés en France, essentiellement en Alsace et dans une diagonale allant du Massif armoricain au Massif central<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
La plaine d'Alsace recèle du lithium dans des aquifères très profonds (entre Modèle:Unité), dans des grès déposés il y a Modèle:Nobr d'années. Le tonnage utile était estimé par le BRGM à environ un million de tonnes de lithium métal en 2017. L'Association française des professionnels de la géothermie (AFPG) évalue en 2021 la coproduction possible de lithium en Alsace à Modèle:Unité par an sur dix sites géothermiques<ref>Modèle:Lien web.</ref>,<ref>« Du lithium dans le sous-sol alsacien », Dernières Nouvelles d'Alsace, Modèle:Date-.</ref>. De fait, les sociétés ES Géothermie et Fonroche Géothermie, qui exploitent le sous-sol alsacien pour la production de chaleur et d'électricité par géothermie, annoncent en Modèle:Date- que les eaux chaudes qui remontent du sous-sol alsacien contiennent Modèle:Nombre de lithium par litre. Elles estiment donc la possibilité de fourniture par site à l'équivalent de Modèle:Unité de carbonate de lithium (LCE) par an.
Globalement, les réserves de LCE du fossé rhénan sont estimées entre 10 et Modèle:Nobr de tonnes. Les besoins de l'industrie française, notamment automobile, s'élèvent à Modèle:Unité de LCE par an<ref>« En Alsace, l'espoir d'une nouvelle filière pour le lithium », Les Échos, Modèle:Date-.</ref>. Ainsi, en Alsace, Eramet s'intéresse à la saumure des stations géothermales du fossé rhénan, tout comme Modèle:Langue, côté allemand. Un projet pilote mené par Eramet a déjà permis de raffiner du carbonate de lithium de qualité batterie à partir d'un des sites géothermiques d'ES Géothermie ; la start-up Geolith a aussi des projets à Haguenau ; Lithium de France, filiale du groupe Arverne, s'est implantée à Bischwiller dans l'objectif de produire en même temps de la chaleur et du lithium et vient d'obtenir un permis exclusif de recherche de sites géothermiques dans le Nord Alsace. La start-up strasbourgeoise Viridian annonce la construction, à Lauterbourg (Bas-Rhin), de la première raffinerie de lithium en France, d'une capacité de Modèle:Unité d'hydroxyde de lithium en 2025, avec une capacité d'expansion jusqu'à Modèle:Unité d'ici à 2030, en exploitant un procédé qui réduirait fortement les émissions de Modèle:CO2<ref>« Viridian va construire la première raffinerie de lithium en France », Les Échos, 24 juillet 2022.</ref>.
La recherche de gisements se poursuit en métropole, par exemple en Modèle:Date-, par une demande de permis exclusif de recherches de lithium et substances connexes (« Permis de bassin de la Limagne », pour cinq ans, sur Modèle:Unité dans la région de Clermont-Ferrand), déposée par la société Fonroche Géothermie. Elle fait suite à des études géochimiques du BRGM, qui ont mis en évidence dans le secteur de Riom des eaux souterraines très chaudes<ref>Selon l'Modèle:Langue, les températures de ce bassin à Modèle:Unité seraient comprises entre 180 et Modèle:Tmp.</ref>Modèle:Refinc contenant Modèle:Unité ou plus de lithium<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Gisements exploités
À Beauvoir dans l'Allier, le projet Emili, Modèle:Citation européens, annoncé le 24 octobre 2022 par le groupe français de minéraux industriels Imerys, prévoit l'ouverture, d'ici 2027, d'une mine de lithium dont Imerys estime les réserves à 1 million de tonnes. La mine produirait Modèle:Nb d'hydroxyde de lithium par an à partir de 2028 pendant au moins Modèle:Nobr<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Dans cette carrière, ouverte depuis 1850, sont déjà extraites chaque année quelque Modèle:Unité de kaolin. Le site a été racheté en 2005 par Imerys<ref>« Batteries : Imerys annonce en France "l'un des plus grands projets d'extraction de lithium" européens », Le Figaro, le Modèle:Date-.</ref>. La production de lithium permettrait d'équiper Modèle:Nb électriques — et de limiter au maximum l'empreinte carbone de l'extraction : huit tonnes de Modèle:CO2 par tonne d'hydroxyde de lithium, contre Modèle:Unité pour des projets similaires en Asie et en Australie<ref>« La France va ouvrir sa première grosse mine de lithium », Les Échos, 24 octobre 2022.</ref>.
En Modèle:Date-, la société minière australienne Vulcan Energy crée une entité française et dépose une première demande de permis de recherche dans le nord de l'Alsace, près de Haguenau, pour extraire du lithium des eaux géothermales. Elle a demandé un permis similaire en Allemagne, où la production commerciale devrait débuter autour de 2025 et atteindre une capacité de Modèle:Unité d'hydroxyde de lithium par an et par module, c'est-à-dire par station de géothermie ; elle table sur trois modules dans un premier temps<ref>Après l'Allemagne, Vulcan Energy s'intéresse au lithium alsacien, Les Échos, 2 novembre 2022.</ref>.
Dans les territoires d'outre-mer, des indices ponctuels d'une faible présence de minéraux à lithium ont été trouvés en Guyane par le BRGMModèle:Sfn.
En janvier 2023, Eramet et Électricité de Strasbourg signent un protocole d'accord pour développer la production de lithium à partir des saumures géothermales du bassin rhénan. La production envisagée pour la fin des années 2020 est d'environ Modèle:Unité de carbonate de lithium par an, de quoi fabriquer quelque Modèle:Nobr de voitures électriques. Elle compte utiliser le procédé d'extraction directe du lithium mis au point par Eramet, qui consiste à capter le lithium à l'aide d'un matériau « éponge » et à réinjecter l'eau dans la nappe où elle a été pompée, procédé économe en eau et en énergie<ref>« Eramet franchit une nouvelle étape dans la production de lithium alsacien », Les Échos, 26 janvier 2023.</ref>.
Le 31 mai 2023, Stellantis et Modèle:Lang signent un accord pour une étude de faisabilité destinée à préciser les potentiels en chaleur et en lithium du réservoir géothermal sous-jacent au site d'assemblage alsacien de Stellantis à Mulhouse. La chaleur extraite pourrait couvrir une partie des besoins de l'usine et le lithium serait raffiné par Vulcan Energy, probablement à Francfort, pour alimenter la fabrication de batteries. Un premier partenariat entre les deux sociétés a été conclu pour le site de Rüsselsheim, en Allemagne<ref>Stellantis et Vulcan Energy envisagent d'extraire du lithium à Mulhouse, Les Échos, 31 mai 2023.</ref>.
Le 19 septembre 2023, le groupe Arverne, spécialiste français de la géothermie, fait son entrée en Bourse et annonce un partenariat avec Renault, qui devient également un actionnaire de premier rang, et s'engage par avance à acheter Modèle:Unité de lithium sur une durée de cinq ans, les premières livraisons étant prévues dès 2027. Le lithimu sera extrait par filtration des saumures alsaciennes issues de la géothermie. L'énergie géothermique est en partie utilisée pour le traitement du lithium, réduisant l'empreinte carbone du métal, et le reste est valorisé sous forme de chaleur vendue à des clients locaux. Les réserves de lithium sont estimées à Modèle:Unité par an pendant au moins une trentaine d'années ; les coûts de production sont estimés à environ Modèle:Unité alors que le lithium se négocie près de Modèle:Unité<ref>Le lithium géothermal français monte en puissance, Les Échos, 19 septembre 2023.</ref>.
Production
L'USGS estime la production mondiale en 2022 à Modèle:Unité (2021 : Modèle:Unité ; 2020 : Modèle:Unité), dont Modèle:Unité en Australie, Modèle:Unité au Chili, Modèle:Unité en Chine et Modèle:Unité en Argentine<ref name="USGS2023"/>.
En 2022, un tiers de la production mondiale de lithium (soit la moitié de la production des grandes entreprises) dépendrait de deux sociétés minières contrôlées par des investisseurs chinois<ref>Modèle:Lien web citant Modèle:Lien web.</ref>.
En 2017, Modèle:Nobr compagnies ont investi Modèle:Nobr de dollars dans la recherche du lithium, un doublement par rapport à 2016<ref>« L'industrie minière repart en quête de lithium et de cobalt », Les Échos, Modèle:Date-.</ref>.
Entre 2005 et 2015, la production a augmenté de 20 % par an, passant de Modèle:Unité par an. Portée par la demande, cette hausse a eu pour conséquence une augmentation du prix du lithium<ref>Modèle:Lien web.</ref>, qui à son tour a suscité la réouverture de mines fermées antérieurement, comme la mine à ciel ouvert de Mt Cattlin en Australie, ainsi que la relance de la recherche géologique : de nouveaux gisements ont été découverts, dans le Nevada, en Serbie et au nord du Mexique. De nombreux projets de nouvelles mines sont en développement : une étude de Citigroup en a recensé seize, notamment au Canada, aux États-Unis, en Australie et en Argentine. La structure d'oligopole formée par quatre entreprises qui ont produit la majorité du métal consommé en 2014 va disparaître ; ces quatre grands sont les Américains Albemarle (par l'intermédiaire de ses filiales Rockwood Lithium, Talison LithiumModèle:Etc.) et FMC, le Chilien Modèle:Langue (SQM) et le Chinois Tianqi<ref>Les jours de l'oligopole des producteurs sont comptés, Les Échos, Modèle:Date-.</ref>.
Le « triangle du lithium », réparti entre le Chili, l'Argentine et la Bolivie, recèlerait 85 % des réserves mondiales. En Argentine, les investissements d'exploration ont explosé : +928 % depuis 2015. Plus d'une vingtaine d'entreprises étrangères mènent des projets ; deux mines sont en activité et une est en construction en 2019. Au Chili, l'exploitation du lithium est supervisée par l'État et l'organisme gouvernemental Corfo attribue des quotas de production aux entreprises, principalement la chilienne SQM, la chinoise Tianqi, qui a racheté 24 % des parts de SQM en 2018, et l'américaine Albemarle. En Bolivie, le gouvernement d'Evo Morales contrôle l'exploitation du métal, même si sa production est bien inférieure à celle de ses voisins ; la firme nationale YLB a signé des accords de partenariats avec l'entreprise allemande ACI Systems et le chinois Xinjiang Tbea. Des projets de construction d'usines de batteries sont envisagés au Chili et en Bolivie<ref>Le lithium, un trésor qui divise l'Amérique du Sud, Les Échos, Modèle:Date-.</ref>.
Des scientifiques de l'Institut de technologie de Karlsruhe déposent en 2020 un brevet pour un processus d'extraction du lithium contenu dans les eaux profondes du fossé rhénan supérieur lors de leur passage dans les centrales géothermiques. Une installation d'essai est en cours de construction dans une de ces centrales. La concentration en lithium dans ces eaux irait jusqu'à Modèle:Nobr par litre. En traitant les deux milliards de litres d'eau du Rhin qui transitent chaque année par les centrales géothermiques, des centaines de tonnes de lithium pourraient être extraites de façon rentable et sans effets négatifs sur l'environnement<ref>Des milliers de tonnes de lithium à extraire proprement du Rhin par an, automobile-propre.com, Modèle:Date-.</ref>.
Des chercheurs de l'université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST), en Arabie saoudite, affirment en Modèle:Date- avoir mis au point une cellule électrochimique permettant d'extraire à un coût intéressant le lithium contenu dans l'eau de mer, dont les réserves sont selon eux Modèle:Unité supérieures à celles des gisements terrestres (voir plus haut). Les coproduits de ce procédé seraient de l'hydrogène et du chlore, le premier étant également intéressant pour le secteur des transports<ref>Le lithium bientôt extrait à partir de l'eau de mer ?, automobile-propre.com, Modèle:Date-.</ref>,<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Electrochemical cell harvests lithium from seawater, KAUST Discovery, Modèle:Date-.</ref>.
En mai 2023, l'australien Allkem fusionne avec l'américain Livent, donnant naissance au troisième producteur mondial de lithium, derrière le chilien SQM et l'américain Albemarle. La production du nouveau groupe représentera environ 7 % de la production mondiale de lithium. Les capacités de production annuelles estimées pour 2027 sont de Modèle:Unité pour Albemarle, Modèle:Unité pour SQM, Modèle:Unité pour Allkem+Livent et Modèle:Unité pour le chinois Ganfeng<ref>Métaux : une fusion à 10 milliards de dollars crée un nouveau géant du lithium, Les Échos, 11 mai 2023.</ref>.
En août 2023, Stellantis annonce un investissement de plus de 100 millions de dollars pour financer le développement du projet Hell's Kitchen du groupe minier américain CTR (Modèle:Lang), qualifié de Modèle:Citation, situé en bordure de la Modèle:Lang, un lac salé en Californie du Sud, à l'est de San Diego. L'accord de fourniture de CTR à Stellantis, signé en 2022 pour Modèle:Unité d'hydroxyde de lithium, est porté à Modèle:Unité par an pour dix ans à partir de 2027, permettant de fabriquer des batteries pour près d'un million de véhicules électriques. Ce lithium permettra aux véhicules électriques de Stellantis d'être éligibles aux primes à la consommation de la loi américaine sur la réduction de l'inflation. Le projet de CTR prévoit d'extraire Modèle:Unité de lithium à l'horizon 2027 et Modèle:Unité d'ici à 2030<ref>Pourquoi Stellantis investit dans la gigantesque mine de lithium de Hell's Kitchen, Les Échos, 18 août 2023.</ref>.
Selon les prévisions de l'Agence internationale de l'énergie, la consommation de lithium va passer de Modèle:Unité par an en 2022 à Modèle:Unité en 2050, dont Modèle:Unité pour les véhicules électriques. La part de la Chine dans l'extraction du lithium mondial est d'environ 20 %, mais sa part dans son raffinage atteint près de 60 %. Sur les cinq majors du lithium, deux sont chinois : Tianqi et Ganfeng, deux sont américains : Albemarle et Livent, et un chilien : SQM, dont Tianqi a pris plus de 20 % du capital. Une des plus grandes mines de lithium au monde, celle de Greenbushes, dans le sud-ouest de l'Australie, est exploitée par la compagnie minière Talison Lithium, devenue une coentreprise entre Tianqi (51 %) et Albemarle (49 %)<ref>Comment la Chine pousse ses pions pour contrôler le marché du lithium, Les Échos, 17 octobre 2023.</ref>.
Propriétés
Le lithium est le métal ayant la plus faible masse molaire et la plus faible densité, avec une masse volumique inférieure de moitié à celle de l'eau. Conformément à la loi de Dulong et Petit, c'est le solide ayant la plus grande chaleur massique.
Comme les autres métaux alcalins, le lithium réagit facilement au contact de l'eau ou de l'air (cependant moins que le sodium) ; il n'existe pas à l'état natif.
Lorsqu'il est placé au-dessus d'une flamme, celle-ci prend une couleur cramoisie mais lorsqu'il commence à brûler, la flamme devient d'un blanc très brillant. En solution, il forme des ions Li+.
Propriétés physiques
Le lithium a une masse volumique très faible de Modèle:Unité, du même ordre de grandeur que le bois de sapin. C'est le moins dense de tous les éléments solides à température ambiante, le suivant étant le potassium avec une densité 60 % plus élevée (Modèle:Unité). De plus, hormis l'hydrogène et l'hélium, il est moins dense que tous les autres éléments à l'état liquide. Sa densité est de deux tiers de celle de l'azote liquide (Modèle:Unité)<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Le lithium peut flotter sur les huiles d'hydrocarbure les plus légères et est, avec le sodium et le potassium, l'un des rares métaux pouvant flotter sur l'eau.
Utilisation
En 2020, le lithium est utilisé pour réaliser des piles et des batteries au lithium (71 % de la production de lithium), des verres et des céramiques (14 %), pour les graisses lubrifiantes (4 %), et à des taux moindres pour les matériaux comme dans la métallurgie (coulée continue : 2 %), la production de polymères (3 %), ainsi que pour le traitement de l'air (recyclage de l'air dans des espaces confinés : 1 %)<ref name=USGS2021/>,<ref name="Données industrielles">Données, Société chimique de France.</ref>.
Stockage de l'électricité
Modèle:Article détaillé Le lithium est souvent utilisé dans les électrodes<ref>Modèle:Article.</ref> de batterie du fait de son grand potentiel électrochimique. Les batteries lithium sont très utilisées dans le domaine des systèmes embarqués du fait de leur grande densité énergétique aussi bien massique que volumique. En 2020, c'est le premier usage du lithium à l'échelle mondiale : 71 %<ref name=USGS2021/>.
Carburant pour fusées et missiles
Le lithium sous forme métallique ou d'aluminate est utilisé comme additif à haute énergie pour la propulsion des fusées<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>. Sous cette forme, il peut aussi être utilisé comme combustible solide<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Verres et céramiques
Le lithium est parfois utilisé dans les verres et les céramiques à faible expansion thermique, comme pour le miroir de Modèle:Unité du télescope Hale du Mont Palomar<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} The Element Lithium, Thomas Jefferson National Accelerator Facility (consulté le Modèle:Date-).</ref> ; par ailleurs, il réagit faiblement aux rayons X, les verres au lithium (méta- et tétraborate de lithium) sont donc utilisés pour dissoudre des oxydes (méthode de la perle fondue) en spectrométrie de fluorescence des rayons X.
Graisses lubrifiantes
La troisième utilisation la plus courante du lithium est celle des graisses lubrifiantes. L'hydroxyde de lithium est une base qui, lorsqu'elle est chauffée avec une graisse, produit un savon composé de stéarate de lithium. Le savon au lithium a la capacité d'épaissir les huiles et il est utilisé pour fabriquer des graisses lubrifiantes à haute température<ref name=lide>Modèle:Ouvrage.</ref>,<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>,<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.
Polymères
Les organolithiens sont utilisés dans la synthèse et la polymérisation des élastomèresModèle:Référence nécessaire.
Métallurgie
Le lithium (par exemple sous forme de carbonate de lithium) est utilisé comme additif dans les laitiers de coulée continue où il augmente la fluidité<ref>Modèle:Article.</ref>, une utilisation qui représente 2 % de l'utilisation mondiale de lithium en 2020<ref name=USGS2021/>. Les composés du lithium sont également utilisés comme additifs dans le sable de fonderie pour la fonte afin de réduire le veinage<ref>Modèle:Lien archive.</ref>.
Lorsqu'il est utilisé comme flux de brasage pour le soudage ou le brasage, le lithium métallique favorise la fusion des métaux durant le processus<ref name="Garrett200">Modèle:Harvsp.</ref> et élimine la formation d'oxydes en absorbant les impuretés<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>. Les alliages métallique du lithium avec l'aluminium, le cadmium, le cuivre et le manganèse sont utilisés pour fabriquer des pièces d'aéronefs à haute performance (les Modèle:Lien sont utilisés en France sur le Rafale)<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.
Traitement de l'air
Le chlorure de lithium et le bromure de lithium sont extrêmement hygroscopiques et sont utilisés comme dessiccants<ref name=lide/>.
L'hydroxyde de lithium et le peroxyde de lithium (Modèle:Fchim) sont les sels les plus utilisés dans les endroits confinés, comme à bord des engins spatiaux et des sous-marins, pour éliminer le dioxyde de carbone et purifier l'air. L'hydroxyde de lithium absorbe le dioxyde de carbone de l'air en formant du carbonate de lithium et est préféré aux autres hydroxydes alcalins à cause de son faible poids.
En présence d'humidité le peroxyde de lithium réagit avec le dioxyde de carbone pour former du carbonate de lithium, mais libère également de l'oxygène<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. La réaction chimique est la suivante :
- Modèle:Fchim + 2 Modèle:CO2 → 2 Modèle:Fchim + Modèle:O2
Pour ces raisons, certains des composés mentionnés, ainsi que le perchlorate de lithium, sont utilisés dans les générateurs d'oxygène qui alimentent les sous-marins en oxygène<ref>Modèle:Article.</ref>.
Médecine, toxicologie
Dans les années 1940, on découvre que le lithium peut calmer certains patients psychotiques<ref>Modèle:Article.</ref>. Les sels de lithium (Modèle:Ex carbonate de lithium, le citrate de lithium ou l'orotate de lithium) sont depuis les années 1970 le traitement de référence des troubles bipolaires (anciennement psychose maniaco-dépressive)<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} E. Toffol, T. Hätönen, A. Tanskanen, J. Lönnqvist, K. Wahlbeck, G. Joffe et T. Partonen, Lithium is associated with decrease in all-cause and suicide mortality in High-risk bipolar patients: A nationwide registry-based prospective cohort study, Journal of Affective Disorders, 2015.</ref>,<ref>Modèle:Dr Elie Hantouche (psychiatre) et Régis Blain, La Cyclothymie, pour le pire et le meilleur, éditions Robert Lafont, 254 pages.</ref>,<ref>Modèle:Dr Christian Gay (psychiatre), Vivre avec un maniaco-dépressif, Hachette Littératures, 211 pages.</ref>, seuls ou avec d'autres thymorégulateurs à une concentration thérapeutique de 0,8 à Modèle:Unité (0,8 à Modèle:Unité)<ref name=LithiumDiabeteInsip2013/>.
Le lithium est aussi utilisé comme antidépresseur ou avec certains antidépresseurs, tels la fluoxétine, pour traiter les troubles obsessionnels compulsifs, certains autres troubles de l'humeur<ref>Modèle:Article.</ref>, dont certaines tendances suicidaires<ref>Modèle:Article.</ref>. On suppose que le principe actif en est l'ion Li+, mais ses mécanismes d'actions précis sont encore débattus.
Le gluconate de lithium est utilisé en dermatologie comme anti-allergénique et dans le traitement de la dermite séborrhéique du visage chez l'adulteModèle:Refsou.
Le lithium est aussi utilisé dans les troubles du sommeil et l'irritabilité en oligothérapie (malgré l'absence d'activité spécifiquement démontrée)Modèle:Refnec.
Il pourrait ralentir la progression de la sclérose latérale amyotrophique (SLA), selon les résultats d'une étude pilote publiés dans Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)Modèle:Refsou.
Une étude de 1990 laisse penser que les populations exposées à une eau de boisson contenant un peu plus de lithium que la moyenne connaitrait moins de crimes, suicides, arrestations et de risque d'addiction, comparativement à la population générale<ref>Modèle:Article.</ref>. Près de Modèle:Nobr plus tard, une autre étude conforte en 2009 l'hypothèse d'un moindre risque de suicide chez les personnes buvant une eau plus riche en lithium<ref>Modèle:Article.</ref>.
Mécanisme d'action
Le mécanisme d'action est encore mal compris, mais on sait au moins que le lithium affecte deux voies de signalisation intracellulaires<ref name=LithiumDiabeteInsip2013/> : l'inositol monophosphate (inhibition de l'inositol intracellulaire, ce qui est peut-être le mécanisme de stabilisation de l'humeur) et la glycogène synthase kinase-3 (inhibition de cette enzyme impliquée dans diverses voies de signalisation du métabolisme énergétique, de la neuroprotection et de la neuroplasticité cérébrale).
Toxicologie
Le lithium n'est thérapeutiquement efficace que dans une étroite fourchette de doses, Modèle:Citation. Le lithium intracellulaire est alors le plus élevés dans les cellules du cerveau et des reins ; dans les cellules tubulaires distales des reins, il est 10 à Modèle:Nobr plus concentré que dans le sérum sanguin, alors rapidement source de toxicité aigue pour ces cellules, ce qui se traduit par leur nécrose et le dysfonctionnement du rein<ref name=LithiumDiabeteInsip2013>Modèle:Article.</ref>.
L'intoxication aigue sévère semble rare et souvent associée à des erreurs de posologie ou de prise de médicament. Se forment alors des lésions cérébelleuses persistantes accompagnées, notamment, de tremblements, d'ataxie et de dysarthrie, et parfois de problèmes persistants de ganglions de la base<ref name=LithiumDiabeteInsip2013/>. À partir de Modèle:Unité environ, le patient devient ataxique, hypertonique, hyperréflexe, dysarthrique et confus, présentant souvent un tremblement grossier et une fasciculation musculaire. À partir de Modèle:Unité, des convulsions, puis un coma et des lésions cérébrales irréversibles peuvent entrainer la mort<ref name=LithiumDiabeteInsip2013/>.
L'intoxication chronique est bien plus fréquente, qui a comme Modèle:Citation une hypercalcémie, un diabète insipide<ref name=PiegeDiag2022>Modèle:Article.</ref> (diabète « néphrogénique » qui est l'effet secondaire le plus courant des traitements longs selon une méta-analyse publiée en 2012<ref>Modèle:Article.</ref>), un dysfonctionnement thyroidien<ref name=LithiumDiabeteInsip2013/> et d'éventuels troubles cardiovasculaires, allant de changements de repolarisation bénins à (rarement) des tachyarythmies potentiellement mortelles, ou à des anomalies du temps de conduction, et (très rarement) à un bloc auriculo-ventriculaire complet avec choc cardiogénique<ref name=cardiotoxicite2022>Modèle:Article.</ref>. En cas de Modèle:Citation<ref name=LithiumDiabeteInsip2013/>.
Le lithium et ses sels ont une toxicité longtemps réputée réversible (symptômes disparaissant avec l'arrêt de la source), mais on sait maintenant que si la toxicité rénale aiguë est effectivement temporaire, le diabète insipide néphrogénique induit peut persister après l'arrêt d'un traitement long<ref name=LithiumDiabeteInsip2013/>,<ref>Modèle:Article.</ref> ; la polyurie, la polydipsie sont souvent, associées au diabète insipide néphrogénique, des complications des traitements au lithium<ref name=LithiumDiabeteInsip2013/>. Ces effets surviennent parfois rapidement après le début du traitement<ref name=LithiumDiabeteInsip2013/>.
Dans tous les cas, ce métal présente une néphrotoxicité non négligeable qui pour les faibles doses (intoxication généralement chronique) génère des anomalies tubulaires distales, et pour les fortes doses induit des lésions tubulaires proximales caractéristiques<ref name=LithiumDiabeteInsip2013/>. Pour ces raisons, le médecin prescrit normalement aux patients traités ou à traiter un bilan rénal (en début de traitement) puis un dosage mensuel du lithium sanguinModèle:Refsou. Le diagnostic d'une intoxication au lithium est rendu difficile par le fait que, quand les concentrations sériques de lithium sont élevées, les tissus cibles sont protégés dans une certaine mesure, mais Modèle:Citation<ref name=LithiumDiabeteInsip2013/>. Dans le tube collecteur des reins, le lithium, par un mécanisme encore incompris, inhibe la fonction des aquaporines (aquaporine-2 surtout) ; une inhibition de l'activité de l'adénylate cyclase semble en cause<ref>Modèle:Article.</ref>.
En cas d'intoxication ou d'empoisonnement criminels, le bilan toxicologique d'urgence (Modèle:Anglais immunologique sanguin et Modèle:Anglais urinaire par CL-SM) peut ne rien révéler, car le taux sanguin ou urinaire de lithium retourne rapidement à la normale. Mais l'analyse du lithium dans le cheveux permet a posteriori de Modèle:Citation<ref>Modèle:Article</ref>. L'hémodialyse permet de protéger la fonction rénale et le cas échéant de traiter une Modèle:Citation<ref name=PiegeDiag2022/>.
En cas d'intoxication, Modèle:Citation<ref name=PiegeDiag2022/>.
Énergie
Selon Bernard Bigot, physicien et directeur du projet ITER, si la fusion thermonucléaire est maitrisée, Modèle:Unité de lithium et 50 litres d'eau suffisent pour extraire les isotopes de l'hydrogène nécessaires à la production de la consommation électrique d'une vie terrestre occidentale, énergie électrique qui produit relativement peu de déchets<ref>« Avantages de la fusion », ITER.</ref>,<ref>ITER : Une énergie pour notre avenir, conférence AGORA de l'École Centrale de Lyon, Modèle:Date-.</ref>.
Autres usages
- Le lithium est un agent réducteur et/ou complexant utilisé pour la synthèse de composés organiques.
- Les sels de lithium sont utilisés pour le transfert de chaleur par convection.
- Pour la production de tritium par réaction nucléaire, qui est ensuite utilisé pour la fusion nucléaire (Modèle:Cf. section Énergie).
- Le lithium est, avec le potassium, un de deux alcalins possédant un isotope fermionique stable, d'où son intérêt pour l'étude des gaz ultrafroids fermioniques dégénérés.
Le lithium 6 est une matière nucléaire dont la détention est réglementée<ref>Article R1333-1 du code de la défense.</ref>.
Économie, consommation
La demande ayant explosé, notamment pour la production de batteries lithium-ion pour le marché de l'informatique et de la téléphonie, le prix du lithium est passé d'environ Modèle:Unité (350 à près de Modèle:Unité) entre 2003 et 2008<ref name=LeMonde/>, et dépasse Modèle:Unité en 2017<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Un rapport de la Banque mondiale publié en Modèle:Date-<ref>Métaux : les besoins colossaux de la transition énergétique, Les Échos, Modèle:Date-.</ref> prévoit que le développement des accumulateurs électriques utilisés pour stocker l'électricité produite par les sources éoliennes et solaires pourrait entraîner un bond de 1000 % de la demande de lithium, si le monde prend les mesures requises pour contenir l'élévation de la température nettement en dessous de Modèle:Tmp par rapport aux niveaux préindustriels.
Les analystes de la banque Morgan Stanley prévoient toutefois, en Modèle:Date-<ref>Pourquoi la fièvre retombe sur le lithium, Les Échos, Modèle:Date-.</ref> une chute de 45 % du prix du lithium d'ici à 2021 grâce aux nombreux projets en développement au Chili, qui pourraient augmenter l'offre mondiale de Modèle:Unité. Les experts de Wood Mackenzie prévoient également que dès 2019, la hausse de l'offre commencera à dépasser celle de la demande et que le niveau des prix déclinera en conséquence.
Selon un rapport gouvernemental chinois cité en Modèle:Date- par un média hongkongais, la Chine serait désormais capable de diviser par huit le coût d'extraction du lithium : de Modèle:Dollar par tonne actuellement facturés en moyenne sur les contrats à longs terme, il passerait à moins de Modèle:Dollar. Avec une telle opportunité et la présence de la quatrième plus grande réserve de lithium au monde dans ses sols<ref>Modèle:Lien web.</ref>, la Chine deviendrait un acteur incontournable dans la production de batteries<ref>La Chine prête à dézinguer le coût d'extraction du lithium, automobile-propre.com, Modèle:Date-.</ref>.
Après avoir culminé à Modèle:Unité en novembre 2022, les cours du lithium ont reculé de 37 % à Modèle:Unité au début mars 2023. Le décrochage des prix s'explique avant tout par une chute de la demande en Chine de la part des constructeurs automobiles, consécutive au recul des ventes de voitures électriques ou hybrides rechargeables. Celui-ci est lui-même causé par la fin du programme de subventions de Pékin à l'achat de véhicules électriques de Modèle:Nobr de dollars en Modèle:Date-. Or la Chine représente 64 % des ventes mondiales de voitures électriques. De plus, le géant des batteries CATL a proposé de vendre des modules à prix très réduits. Enfin, la production minière de lithium devrait progresser de 41 % en 2023, selon Rystad Energy<ref>Après une flambée spectaculaire, les cours du lithium et du cobalt s'affaissent, Les Échos, 2 mars 2023.</ref>.
Les ressources minières de l'Australie, qui extrait environ 53 % de l'offre globale de lithium, sont de plus en plus convoitées par les gros producteurs mondiaux. En Modèle:Date, l'américain Livent fusionne avec l'australien Allkem, donnant naissance au troisième producteur mondial, derrière l'américain Albemarle, premier producteur mondial de lithium, et le chilien SQM. En Modèle:Date, le conseil d'administration du producteur australien Modèle:Lang annonce soutenir la nouvelle proposition de rachat à Modèle:Nobr de dollars australiens d'Albemarle. Plusieurs tentatives d'acquisition de producteurs australiens par des groupes chinois ont été bloquées : en 2023, Tianqui Lithium a tenté en vain d'acquérir l'entreprise Modèle:Lang Ltd, le gouvernement a empêché le fonds chinois Yuxiao d'augmenter sa participation dans la société Modèle:Lang Ltd et en juillet, l'Australie a interdit le rachat de la mine Modèle:Lang par Modèle:Lang, une entreprise américaine liée à la Chine<ref>Le lithium australien attise les convoitises des géants américains et chinois, Les Échos, 4 septembre 2023.</ref>.
Politique
En Modèle:Date-, le Parlement mexicain adopte une loi interdisant toute nouvelle concession d'exploitation du lithium dans le pays et le gouvernement envisage la nationalisation de ses ressources. Selon le président Andrés Manuel López Obrador, son prédécesseur Enrique Peña Nieto aurait accordé Modèle:Unité de concessions. Le projet majeur est celui d'une entreprise à capitaux chinois, Bacanora, qui revendique dix concessions minières couvrant environ Modèle:Unité dans l'État de Sonora, où elle compte commencer sa production dès 2023, avec pour objectif Modèle:Unité de lithium par an<ref>Le Mexique nationalise ses réserves de lithium, Les Échos, 20 avril 2022.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Le Modèle:Date-, un décret du gouvernement mexicain crée l'entreprise d'État Modèle:Lang (« Lithium pour le Mexique »), ou « LitioMx », avec pour mission « l'exploration, l'exploitation » du lithium sur le territoire national « ainsi que l'administration et le contrôle des chaînes de valeur économique ». L'entreprise devra être opérationnelle dans un délai de six mois<ref>Le Mexique se dote d'une structure d'État pour chapeauter son industrie du lithium, Les Échos, 24 août 2022.</ref>.
En France, en Modèle:Date-, la ministre de la Transition écologique, Barbara Pompili, se déclare favorable à une ouverture de mines de lithium en France<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
En avril 2023, le président chilien Gabriel Boric annonce le projet de créer une entreprise nationale du lithium contrôlée à 100 % par l'État, qui aura une participation de contrôle dans tous les futurs projets d'exploitation. En attendant cette création, l'entreprise publique du cuivre Codelco sera chargée de nouer des alliances stratégiques avec des entreprises privées, nationales ou étrangères, tout en gardant le contrôle des futures sociétés. Le Chili est le deuxième producteur mondial derrière l'Australie, et ses mines de lithium sont exploitées sous forme de concessions par deux entreprises privées, la chilienne SQM et l'américaine Albemarle<ref>Au Chili, l'État veut reprendre en main l'exploitation du lithium, Les Échos, 24 avril 2023.</ref>.
Ressource, environnement
Pénurie
Le lithium est nécessaire à la fabrication des batteries lithium-ion de voitures électriques et hybrides actuelles. Le risque de pénurie, en l'état actuel des technologies, est important<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} Richard Heinberg, The End of Growth: Adapting to Our New Economic Reality, New Society Publishers, 2011 Modèle:ISBN, Modèle:P..</ref>. Le cabinet Modèle:Langue estimait en 2007 que les réserves ne suffiront pas même au remplacement initial du parc mondial de voitures, avant même que le recyclage du lithium puisse être pris en compte<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
En 2015, une explosion de la demande pour les voitures électriques a entraîné une tension sur le marché du lithium ; les prix du carbonate de lithium ont commencé à grimper en Asie, jusqu'à atteindre des records en Modèle:Date-. Depuis, avec l'afflux de production, ils ont chuté de 40 %, puis se sont stabilisés autour de Modèle:Dollar la tonne en 2019. D'après les analystes de Roskill, la demande dépassera un million de tonnes d'équivalent carbonate de lithium (LCE) d'ici à 2026, contre un peu plus de Modèle:Unité en 2018. Goldman Sachs estime, de son côté, qu'il faudra quadrupler la production dans les dix ans à venir<ref>« Le secteur du lithium face à l'essor de la demande mondiale », Les Échos, Modèle:Date-.</ref>.
Des alternatives aux batteries au lithium sont recherchées : des batteries sodium-ion, en développement depuis les années 2010, pourraient être moins chères et contourner le problème de réserves, mais elles sont encore peu performantes ; de même pour les accumulateurs lithium fer phosphate.
Impact de l'extraction
Le lithium métallique réagit avec l'azote, l'oxygène et la vapeur d'eau de l'air. Sa surface devient alors un mélange d'hydroxyde de lithium (LiOH) corrosif du fait de son pH fortement basique, de carbonate de lithium (Modèle:Formule chimique) et de nitrure de lithium (Modèle:Formule chimique). Une attention particulière devrait être portée aux organismes aquatiques, exposés à la toxicité des sels de lithium<ref>Modèle:Article.</ref>,<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
L'extraction du lithium a un impact environnemental important. En effet, le procédé d'extraction consiste à :
- pomper la saumure présente dans le sous-sol des lacs salés ;
- augmenter la salinité de la saumure (par évaporation) ;
- purifier et traiter la saumure au chlore afin d'obtenir le carbonate de lithium (Modèle:Formule chimique) pur à 99 % ;
- effectuer la calcination du carbonate pour obtenir l'oxyde Modèle:Formule chimique.
Pomper la saumure consomme du carburant, puis l'évaporation requiert de larges espaces de salins ; puis la calcination du carbonate de lithium consomme de l'énergie et libère en tant que processus physique du Modèle:CO2<ref>« Le lithium, or blanc de la transition énergétique ? », Ressources et environnement, Modèle:Date-.</ref>,<ref>« Le lithium, nouvel eldorado ou mirage éphémère ? », Enerzine, Modèle:Date-.</ref>.
Les populations vivant près des sites d'extraction, sont affectées par la contamination de leurs sols. Sur le plateau tibétain, autour des lacs asséchés, les cancers se multiplient, du fait des solvants utilisés pour la production, et le lithium présent dans les sources d'eau provoque des intoxications<ref>Modèle:Lien web.</ref>Modèle:Refins.
Une forte hausse de la demande stimule la recherche et l'exploration de nouveaux gisements, ce qui conduit, selon l'association Les Amis de la Terre, à bafouer les droits collectifs à la terre des peuples indigènes, pourtant prévus par la convention 169 de l'OIT<ref>« Obsolescence des produits high-tech : comment les marques limitent la durée de vie de nos biens », Les Amis de la Terre, Modèle:Date-, Modèle:P..</ref>.
Recyclage
Le lithium des piles et batteries est longtemps resté peu recyclé en raison du faible taux de collecte, des prix bas et volatils du lithium sur les marchés, et de coûts réputés élevés du recyclage, comparés à ceux de la production primaire<ref name=SocChim2015/>.
La première usine de recyclage de lithium métal et de batteries lithium-ion fonctionne depuis 1992 en Colombie britannique (Canada). Une autre, aux États-Unis, recycle les batteries lithium-ion de véhicules électriques depuis 2015, à Lancaster (Ohio). Sept autres, au Canada et aux États-Unis, ont commencé ou vont commencer le recyclage<ref name="USGS2021">Modèle:Lien web.</ref>.
En 2009, le groupe Modèle:Lang répond à un appel à projets du METI et doit inaugurer en 2011 une unité industrielle de récupération du cobalt, du nickel, du lithium et du manganèse des cathodes de batteries lithium-ion<ref>BE Japon, Modèle:N°, Modèle:Date-, ambassade de France au Japon / ADIT.</ref>.
En Europe, le recyclage émerge dans les anénes 2010 : en Belgique, Umicore (par voie pyrométallurgique), et en France Récupyl à Domène (par voie hydrométallurgique)<ref name=SocChim2015/> s'y consacrent, mais la liquidation judiciaire de Récupyl est prononcée le Modèle:Date-<ref>Modèle:Lien web.</ref>. La Société nouvelle d'affinage des métaux (SNAM) à Viviez (Aveyron), filiale de la holding belgo-floridienne, retraite Modèle:Unité d'accumulateurs par an, dont 8 % de batteries d'automobiles en 2017 ; elle doit fabriquer à partir de 2018 des batteries avec les composants recyclés. SNAM ouvrira d'abord au printemps 2018 un atelier pilote de batteries lithium-ion recyclées. Pour la fabrication en série, elle annonce un autre site (dans l'Aveyron) pour y ouvrir en 2019 une usine d'une capacité de Modèle:Unité par an. Elle améliorera ensuite les procédés pour passer à Modèle:Unité par an vers 2025. Les constructeurs automobiles ne voulant pas de batteries recyclées, la société vise le marché en croissance du stockage de l'électricité dans l'industrie, le bâtiment et les énergies renouvelables<ref>SNAM va fabriquer des batteries recyclées, Les Échos, Modèle:Date-.</ref>.
Des études portent sur de nouveaux moyensModèle:Lesquels de recycler le lithium des batteries<ref>{{#invoke:Langue|indicationDeLangue}} L. Yao, Y. Feng, G. X. Xi, « A new method for synthesis of LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2 from waste lithium ion batteries », RSC Advances, 2015.</ref>. Le lithium contenu dans les verres et céramiques reste toutefois trop diffus pour être récupéré.
Le 9 mai 2023, Glencore s'associe à l'entreprise canadienne Li-Cycle pour étudier la création d'un centre européen de recyclage de batteries au lithium à Portovesme, en Italie. La construction de ce nouveau centre pourrait débuter entre fin 2026 et début 2027. Il aurait la capacité de traiter entre Modèle:Unité de déchets prétraités par an<ref>Glencore veut créer le plus grand centre de recyclage de batteries au lithium d'Europe, Les Échos, 11 mai 2023.</ref>.
Le rapport 2023 de l'USGS recense 44 compagnies aux Canada et aux États-Unis et 47 autres en Europe qui recyclent les batteries au lithium ou prévoient de le faire<ref name="USGS2023"/>.
Balance commerciale
La France, selon ses douanes, était importatrice nette de lithium en 2014, à un prix moyen à l'import de Modèle:Euro par tonne<ref>Modèle:Lien web.</ref>.
Notes et références
Notes
Références
Voir aussi
Bibliographie
Articles de périodiques
Ouvrages
Rapports
Articles connexes
Liens externes
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