Pour répondre à la demande croissante mondiale en batteries lithium-ion, il faudra du minerai de lithium équivalent à environ 74 nouvelles mines de lithium d'une taille moyenne de 45 000 tonnes métriques par an d'ici 2035. Rien qu'en Europe, les giga-usines de batteries devraient produire environ 700 GWh par an d'ici 2025, nécessitant un approvisionnement de 325 000 tonnes d'hydroxyde de lithium et 325 000 tonnes de carbonate chaque année, selon l'agence de reporting sur les prix.

Cette nouvelle demande est due à une course pour atteindre les objectifs climatiques de neutralité carbone d'ici 2050, mais devrait-elle être satisfaite par une chaîne d'approvisionnement où les émissions de carbone sont intégrées à chaque étape du processus ?

John Walker, CEO, Tees Valley Lithium« Absolument pas », déclare John Walker, PDG de Tees Valley Lithium (TVL). Il fait partie d'une équipe dont l'ambition est de créer une usine d'hydroxyde de lithium dans le nord-est de l'Angleterre d'une capacité de 96 000 tonnes métriques par an. Il souligne que le transport du spodumène sur des milliers de kilomètres, suivi de son raffinage à l'aide d'un mélange énergétique largement dominé par le charbon dans les usines de traitement chinoises existantes, contribue à une empreinte carbone déjà importante due à l'exploitation minière et au transport. Il insiste sur le fait que la nouvelle génération d'usines de raffinage de lithium en cours de construction doit adopter une approche différente.

Walker souligne : « La Chine contrôle plus de 90 % du lithium mondial, et elle en aura besoin pour ses propres plans de décarbonation. » Il insiste : « C'est pourquoi l'Europe doit construire sa propre infrastructure. »

Faciliter la fabrication à très faibles émissions de carbone et à faibles déchets

L'équipe développant la nouvelle entreprise a l'intention de construire son usine d'hydroxyde de lithium sur un terrain de 20 acres appartenant à Sembcorp Energy UK, situé dans la nouvelle zone franche de Teesside, dans le nord-est de l'Angleterre. Avant cela, l'entreprise transformera le spodumène en sulfate de lithium de haute qualité en Australie occidentale, puis le transportera pour traitement au Royaume-Uni, réduisant ainsi les volumes transportés de 80 %. Sur les deux sites, l'entreprise a l'intention d'utiliser une technologie innovante et révolutionnaire pour permettre une fabrication à très faible émission de carbone et à faibles déchets.

The planned lithium hydroxide refining facility in northeast England will be the world’s largest of its kind when finalized, producing 96,000 metric tons per year.Walker déclare : « À ce stade, nous avons achevé l'étude de faisabilité de classe 4, les échantillons de qualité de production du projet ont été vérifiés par Cathode Active Material, nous avons signé un accord d'approvisionnement avec le négociant mondial en métaux Traxys et avons mené une première ronde d'investissement de 1,2 million de livres sterling, qui a été sursouscrite. » L'usine prévue pour le Royaume-Uni est structurée autour de quatre lignes de production, chacune ayant une capacité de 24 000 tonnes métriques par an d'hydroxyde de lithium. « Nous visons à avoir la première des quatre lignes de production terminée d'ici la fin 2024 », ajoute-t-il.

Permettre la réduction de l’empreinte carbone pour orienter la conception des projets

Le calendrier ambitieux du projet TVL s'inscrit dans une vague de nouveaux projets, comprenant de grands plans de la part d'acteurs établis comme Albemarle, ainsi qu'un développement de projet à faibles déchets et à faible émission de carbone développé par Green Lithium, également au Royaume-Uni. Pour ces projets, obtenir des investissements externes et les permis nécessitera de clarifier leurs choix concernant les sources d'énergie, les carburants et la durabilité.

Walker affirme que dans le projet TVL, la réduction de l'empreinte carbone façonnera chaque étape de la conception du projet.

Il déclare : « Nous prévoyons le plus grand projet de ce type et nous avons mandaté MINVIRO pour réaliser une analyse du cycle de vie indépendante et une comparaison avec les technologies conventionnelles. »

Électrifier chaque étape du processus pour éliminer les émissions de carbone

La présidente de Tesla, Robyn Denholm, a souligné que près de la moitié des émissions de carbone d'une cellule de batterie proviennent de l'extraction minière, et elle s'est exprimée sur ses inquiétudes concernant la logistique : « La meilleure façon de réduire l'empreinte carbone des minéraux est d'arrêter de les expédier sur 9 000 kilomètres d'océan avant de les raffiner », a-t-elle déclaré dans un discours prononcé l'année dernière devant l'Australian Minerals Council.

Alors, que prévoit TVL de faire différemment pour éviter les émissions de CO2 associées aux technologies conventionnelles ?

TVL prévoit de construire une raffinerie intermédiaire près de Port Hedland, en Australie occidentale, où elle entend utiliser de nouvelles technologies pour obtenir un sulfate de lithium de haute qualité à transporter pour traitement sur le site britannique. Cela offre aux sociétés minières une autre option que de simplement vendre à la Chine.

Nous sommes fortement intéressés par l'électrification de chaque étape du processus pour éliminer les émissions de carbone, y compris les étapes de calcination du spodumène et de torréfaction de l'acide sulfurique dans les fours rotatifs, ainsi que l'étape de séchage.

« Nous sommes fortement intéressés par l'électrification de chaque étape du processus pour éliminer les émissions de carbone, y compris les étapes de calcination du spodumène et de torréfaction de l'acide sulfurique dans les fours rotatifs, ainsi que les étapes de séchage »; déclare Walker. « Nous pensons qu'il est absurde de créer un problème environnemental pour en résoudre un autre. »

Le processus électrochimique visera à utiliser de l'électricité à faible teneur en carbone au Royaume-Uni pour produire de l'hydroxyde de lithium à partir de sulfate de lithium, sans avoir besoin de produits chimiques à empreinte carbone élevée, tels que la soude caustique, tout en libérant l'acide sulfurique consommé lors de la production de sulfate de lithium en Australie sans générer de déchets.

Dans la deuxième partie de cet article, nous examinons l'électrification des opérations proposées au Royaume-Uni et en Australie et comment Kanthal peut répondre à cette nouvelle demande d'électrification des processus.