La ruée vers le lithium en Californie pour les batteries de véhicules électriques repose sur l'apprivoisement de la saumure volcanique toxique

La région de Salton Sea possède l'une des plus grandes réserves de lithium connues au monde, suffisante pour alimenter les batteries de plus de 50 millions de véhicules électriques en quelques années. Mais d'abord, il doit être extrait d'une saumure géothermique chaude chargée de matières toxiques, un processus qui n'a jamais été fait auparavant à grande échelle.

WParcourez les routes rurales non pavées et poussiéreuses au sud-est de la mer de Salton troublée en Californie par un après-midi d'août à 112 degrés Fahrenheit et deux choses se démarquent rapidement. De manière improbable, cette partie adjacente au désert du Golden State est une région agricole productive chargée de champs de luzerne et de foin, rendue possible par le canal All American apportant l'eau du fleuve Colorado. Le paysage austère est également parsemé de structures rouillées et steampunk – des centrales géothermiques produisant suffisamment d'électricité propre pour alimenter près de 70,000 XNUMX foyers.

Ces plantes tirent l'énergie d'une saumure bouillante, pompée jusqu'à la surface brute à 8,000 70,000 pieds sous terre. Mais le ragoût volcanique fumant est bon pour plus que sa chaleur : la saumure de Salton Sea est également l'une des sources les plus riches en lithium au monde, un minéral très demandé car il est utilisé pour fabriquer des batteries de véhicules électriques. La nouvelle loi américaine sur la réduction de l'inflation, qui donne la priorité à l'approvisionnement national en minéraux pour les batteries de véhicules électriques, combinée à la nouvelle règle californienne visant à mettre fin aux ventes de voitures à essence neuves au cours de la prochaine décennie, ne fera qu'intensifier cette demande. Alors que le métal blanc argenté coûte XNUMX XNUMX dollars la tonne, le PDG de Tesla, Elon Musk, a récemment décrit la production de lithium comme "une licence pour imprimer de l'argent".

Trois sociétés – Berkshire Hathaway Energy, Controlled Thermal et EnergySource Minerals – pensent savoir comment extraire le lithium de la saumure à 600 degrés. En éliminant les impuretés d'une manière beaucoup plus respectueuse de l'environnement que d'autres modes de production de lithium, ces entreprises espèrent affiner le contenu de la saumure en une forme de lithium que les fabricants de batteries peuvent utiliser.

"Je voudrais une fois de plus exhorter les entrepreneurs à entrer dans le secteur du raffinage du lithium. … C'est une licence pour imprimer de l'argent.

Deux des entreprises veulent commencer la production commerciale d'ici deux ans, et la production combinée de lithium des trois pourrait atteindre 100,000 2027 tonnes métriques d'ici 50 environ, sur la base des objectifs de l'entreprise - assez pour alimenter plus de XNUMX millions de voitures électriques. Cela signifie que la saumure de la mer de Salton, une masse d'eau toxique considérée comme un urgence de santé publique, vaut potentiellement 6 milliards de dollars.

Le lithium représente également une importante source d'emplois et de recettes fiscales pour l'une des régions les plus pauvres de Californie, où le revenu médian des ménages est inférieur de 40 % à la moyenne de l'État. Dans son enthousiasme pour la ressource, l'État de Californie a déjà fixé une taxe de 400 $ par tonne pour les 20,000 XNUMX premières tonnes de lithium de Salton Sea afin d'aider à restaurer la région profondément en détresse, où les résidents sont confrontés à des taux élevés de maladies pulmonaires en raison de la poussière toxique le vent a ramassé du lit de la mer qui rétrécit. Pour l'État, c'est une situation gagnant-gagnant : le projet peut "fournir les ressources nécessaires pour accélérer la transition vers une énergie propre tout en créant de nouveaux emplois et un développement économique dans la communauté locale", a déclaré le bureau du gouverneur Gavin Newsom. Forbes par email.

Mais il y a un hic pour la Lithium Valley de Californie : la technologie pour aspirer ce précieux lithium de la saumure chaude bouillante, qui est hautement corrosive et chargée de toxines comme l'arsenic et le plomb, n'a pas fait ses preuves. Cela rend certains habitants nerveux, qui s'inquiètent d'être un "Zone expérimentale" pour la nouvelle industrie. Les experts disent qu'il pourrait s'écouler de nombreuses années avant que la région ne réalise son potentiel en tant qu'endroit le plus vert pour récolter le métal coûteux qui est crucial pour la transition du pays vers les véhicules électriques.

Une société appelée Lilac Solutions, qui a créé une technologie d'échange d'ions pour séparer le lithium d'une variété de saumures, a décidé d'éviter de travailler avec la saumure toxique surchauffée de la mer de Salton car elle est si difficile à manipuler. Outre les problèmes liés à la gestion d'un liquide à 600 degrés, toute personne essayant d'extraire du lithium doit également s'assurer que ces autres matières dangereuses contenues dans la saumure ne s'échappent pas dans l'air que nous respirons.

"Il y a des défis liés à la température très élevée et aux matériaux, y compris les matériaux toxiques, qui y sont dissous", explique David Snydacker, fondateur et PDG de Lilac, qui a l'habitude de travailler avec des saumures qui n'ont pas les mêmes impuretés ou problèmes de chaleur. "Résoudre ces défis est essentiel pour mettre ces projets en production."

"L'Arabie saoudite du lithium"

Aujourd'hui, la majeure partie du lithium provient d'Amérique du Sud et d'Australie, où il est obtenu en inondant des marais salants ou par l'exploitation de roches dures - des processus qui surchargent souvent l'approvisionnement en eau dans des zones où cette ressource est limitée, produisent des déchets résiduels, nuisent à la fertilité des terres et dégradent les eaux souterraines. Mais à Salton Sea, de la saumure riche en lithium est déjà pompée à la surface pour alimenter 11 centrales géothermiques. Le nouveau plan consiste à franchir une étape supplémentaire : extraire le lithium et d'autres minéraux de grande valeur avant de les renvoyer d'où ils viennent, à des milliers de pieds sous terre.

Les partisans disent que l'extraction du lithium de la saumure sera beaucoup plus verte car il s'agit d'une procédure en boucle fermée alimentée par une énergie géothermique sans carbone qui évite complètement les techniques minières conventionnelles. Berkshire Hathaway Energy, Controlled Thermal et EnergySource Minerals testent leurs propres processus de séparation chimique exclusifs, où vous faites passer la saumure à travers une étape de filtrage qui extrait le lithium, tout en laissant le reste des produits chimiques toxiques en place. Idéalement, la saumure n'est même jamais exposée à l'air libre au-dessus du sol.

"Le lithium a cruellement besoin de nouvelles sources et de nouveaux procédés pour entraîner l'industrie dans le 21e siècle."

Une fois agrandie, Lithium Valley pourrait un jour fournir 600,000 XNUMX tonnes métriques de lithium par an, selon les estimations du gouvernement américain.

"C'est probablement l'un des 10 plus grands gisements de lithium au monde", déclare Michael McKibben, géologue à l'Université de Californie à Riverside, qui passe une grande partie de son temps à étudier le potentiel de production de métaux de la mer de Salton. Il estime que la capacité de lithium de Salton Sea est presque la taille des plus grands gisements du monde en Bolivie et au Chili combinés, à 32 millions de tonnes métriques.

Cette richesse du lithium de Salton Sea a été surnommé une nouvelle ruée vers l'or dans les dernières nouvelles. C'est "ce que nous appelons l'Arabie saoudite du lithium", a déclaré Newsom lors d'une table ronde avec le président Joe Biden au début de cette année.

Pour tirer parti de la promesse de Salton Sea, l'État a distribué environ 13 millions de dollars en subventions à Berkshire Hathaway, Controlled Thermal et EnergySource Minerals pour des projets d'extraction de prototypes au cours des cinq dernières années.

"Le lithium a cruellement besoin de nouvelles sources et de nouveaux procédés pour entraîner l'industrie dans le 21e siècle, et Salton Sea est l'une de ces sources que l'industrie espère réussir", déclare Simon Moores, PDG de Benchmark Mineral Intelligence, un analyste influent dont les perspectives pour les sources mondiales et les tendances des prix des matières premières pour les batteries EV est largement suivie par les investisseurs.

Mais malgré les projections optimistes de Controlled Thermal, EnergySource et Berkshire Hathaway Energy pour produire 100,000 2027 tonnes de lithium par an dès XNUMX, l'obtention de lithium hautement raffiné à partir de saumure géothermique n'a jamais été réalisée à l'échelle industrielle.

Le niveau de production proposé par les défenseurs de Lithium Valley « est hautement improbable voire impossible » dans les prochaines années, car le processus d'extraction est si complexe, dit Moores. Son entreprise basée à Londres, qui suit les métaux nécessaires à l'industrie des batteries, pense qu'il faudra peut-être au moins une décennie pour atteindre le volume qu'elle vante et estime à la place que le lithium de la saumure de Salton Sea sera au mieux de 30,000 2030 tonnes métriques d'ici XNUMX.

"Avec ces choses, je trouve que les opérateurs et les financiers ont tendance à surestimer le court terme mais à sous-estimer le long terme", déclare Moores.

"Personne ne l'a encore fait"

En parcourant la mer de Salton, vous pouvez voir le pouvoir corrosif de la saumure souterraine. Les trucs super chauds, qui peuvent manger à travers l'acier et le ciment, rouille rapidement les centrales électriques de la région, les faisant paraître plus vieilles et plus délabrées qu'elles ne le sont. Les sites industriels, qui ont besoin d'être continuellement rénovés et repeints à mesure que la saumure les use, se dressent comme des sculptures steampunk dans la brume du désert.

Dans un champ poussiéreux à côté de la future installation de lithium d'EnergySource, à moins d'un mile de la mer elle-même, il y a un groupe de pots de boue sèche qui ressemblent à des volcans miniatures. Ces monticules sont un sous-produit du système souterrain utilisé par la centrale géothermique voisine de l'entreprise, causé par une accumulation souterraine de dioxyde de carbone qui remonte à la surface à travers la nappe phréatique et le sol.

Sur ce terrain, EnergySource s'apprête à démarrer en octobre la construction de son usine de traitement du lithium, qui sera la première de la région. Lorsqu'il sera achevé en 2024, il devrait être capable d'extraire 20,000 7,000 tonnes métriques de lithium, en le retirant des XNUMX XNUMX gallons de saumure qui s'écoulent chaque minute de la centrale électrique connectée.

L'opération de raffinage coûtera "des centaines de millions de dollars", a déclaré le PDG Eric Spomer Forbes, sans entrer dans les détails. EnergySource, qui a reçu un montant d'investissement non divulgué en mai de la société de services pétroliers Schlumberger et du développeur axé sur le lithium TechMet, lève actuellement les fonds nécessaires pour le terminer, bien que Spomer ait refusé de dire combien l'entreprise a encore besoin.

Il convient que le projet est loin d'être une simple entreprise. "Personne ne l'a encore fait", dit-il. Mais sa confiance découle d'un programme pilote que l'entreprise y exécute depuis 2016, financé par une subvention de 2.5 millions de dollars de la California Energy Commission. Spomer dit que le projet pilote a aidé à "s'assurer que nous avons un processus qui fonctionne, produit des produits au lithium commercialisables, en particulier de l'hydroxyde de lithium de qualité batterie, et est commercialement viable".

EnergySource extrait le lithium de la saumure à l'aide d'une technologie exclusive qu'elle a développée, appelée iLiAD, qui, selon la société, est la plus efficace de l'industrie. Contrairement à Berkshire Hathaway et Controlled Thermal, EnergySource prévoit également d'extraire et de vendre du zinc et du manganèse tirés de la saumure.

"Nous avons tendance à ne pas faire de réclamations à moins d'être très confiants de pouvoir livrer", déclare Spomer.

Le PDG de Controlled Thermal, Rod Colwell, est tout aussi optimiste. « La récupération de minéraux à partir de saumure géothermique ou même simplement de saumure est en cours chez Dow Chemical depuis 80 ans. Ce n'est rien de nouveau et de nouveau », déclare Colwell, dont la société basée dans le comté d'Imperial, en Californie, exploite son premier puits d'essai au bien nommé Hell's Kitchen, sur la côte sud-est chaude et poussiéreuse de la mer de Salton.

"La seule façon dont nous allons optimiser est de l'exécuter."

Le nom remonte à une époque où la région était en fait une île dans le lac, avant que l'eau ne se retire et ne la transforme en péninsule. Dans les années 1920, excentrique entrepreneur local Capitaine Charles E. Davis dirigeait un café et une salle de danse appelé Hell's Kitchen sur ce qui était alors connu sous le nom de Mullett Island.

Pour le moment, il n'y a aucun signe de ce passé coloré et peu d'indications sur son grand avenir. Le site de Controlled Thermal, en face d'une vieille maison en pierre en ruine, de champs agricoles et à côté d'un canal d'irrigation, se compose d'une seule tour à vapeur récemment construite au-dessus d'un puits d'essai et d'une dizaine de structures temporaires ressemblant à des semi-remorques qui traitent la saumure du puits . Le site avait l'air plus impressionnant à la fin de l'année dernière lorsqu'une plate-forme de forage massive à plusieurs étages l'a temporairement dominé.

Si tout se passe bien, dans environ deux ans, le site comportera un complexe de haute technologie avec une centrale combinée d'énergie géothermique et une installation de lithium ressemblant à l'une des Gigafactories Tesla de Musk.

Après que Controlled Thermal aura ouvert une centrale électrique sur le site l'année prochaine, Colwell souhaite que la prochaine phase du projet soit en mesure de produire 25,000 2024 tonnes métriques de carbonate de lithium, la forme raffinée dont les fabricants de batteries ont besoin, avec des opérations commerciales commençant en 75,000. La société a l'intention de s'étendre régulièrement, en ajoutant plus de puits géothermiques pour éventuellement produire jusqu'à XNUMX XNUMX tonnes par an - une entreprise qui coûtera "des milliards", a déclaré Colwell, sans donner plus de détails.

"La seule façon dont nous allons l'optimiser est de l'exécuter", a-t-il déclaré, reconnaissant qu'il pourrait y avoir des problèmes. "Imaginez simplement que vous n'allez jamais réussir sur papier."

Berkshire Hathaway Energy, le dernier des trois producteurs de lithium de Salton Sea, est également en train de tester sa technologie. Elle a récemment ouvert sa première installation de test d'extraction de lithium dans un bâtiment industriel de deux étages de couleur kaki adjacent à l'une de ses centrales géothermiques. À un dixième de la taille d'une future installation commerciale, l'installation a été financée avec 10 millions de dollars du département américain de l'énergie et 14.9 millions de dollars de la California Energy Commission. La société dispose actuellement de sept fois la capacité de production d'énergie géothermique de ses 6 usines de Salton Sea en tant qu'installation unique qu'EnergySource utilise et sera probablement le plus grand producteur de lithium à mesure qu'elle accélérera sa production à partir de 10.

BHE a refusé de participer à cette histoire. Jonathan Weisgall, vice-président des relations gouvernementales pour la division énergétique de Berkshire et membre de la Lithium Valley Commission de Californie, n'a pas répondu aux multiples demandes de commentaires sur ses plans de Salton Sea.

Conséquences involontaires

La ruée vers le lithium en Californie est la dernière source d'excitation – et d'attentes d'argent et d'emplois – dans une partie sèche et pauvre de l'État qui a été déçue par les développements prometteurs du passé.

La mer de Salton est la plus grande étendue d'eau intérieure de l'État, située à environ une heure au sud-est de Palm Springs et non loin du festival de musique annuel de Coachella. C'était une destination de vacances familiale abordable des années 1920 aux années 60, célèbre pour ses courses de hors-bord et parsemée de motels, de restaurants et de terrains de camping. A son apogée, la « Riviera de Salton » a même attiré plus de visiteurs que le parc national de Yosemite, According To Le San Diego Union-Tribune. Mais l'activité touristique s'est estompée lorsque son eau salée est devenue toxique à cause du ruissellement chimique des fermes locales. La pollution a également décimé la population de poissons, menaçant son rôle de relais majeur pour les oiseaux migrateurs.

Aujourd'hui, les vestiges des jours de gloire touristiques de la mer de Salton sont en grande partie des villes fantômes, à l'exception d'une colonie d'artistes de caravanes à Bombay Beach et Slab City, une communauté de camping près des champs géothermiques où les résidents vivent hors réseau dans des caravanes et semi-remorques. -maisons permanentes, partageant une douche communautaire alimentée par une source. Le revenu médian des ménages de la région est de 46,222 40 $, 18 % inférieur à la moyenne de l'État, et le taux de pauvreté est de XNUMX %. La poussière toxique du lac est à sec playa lit est lié à des taux élevés d'asthme, d'allergies et de maladies pulmonaires pour les habitants, en particulier ceux qui vivent près de sa pointe sud où les opérations de lithium seront situées.

"Qui sera responsable de payer les conséquences involontaires sur la santé publique dans cinq, 10, 20 ans ?"

Certains habitants espèrent que le lithium sera synonyme d'emplois et d'investissements pour une région qui en a grandement besoin, mais on craint qu'une activité industrielle accrue n'exacerbe les problèmes de pollution locale, en particulier si des toxines dans la saumure sont libérées pendant le processus d'extraction.

Lilac's Snydacker note que l'extraction du lithium sans libérer les toxines de la saumure dans l'air soulève des défis techniques. "Vous avez besoin d'un moyen de gérer ces problèmes de matières dangereuses et de tout remettre sous terre", dit-il. "Si vous ne pouvez pas réinjecter ce matériau, vous n'avez pas de projet."

"Tout ce que nous entendons des entreprises, c'est qu'il sera facile pour nous de retirer le lithium", déclare Patricia Leal-Gutierrez de la rive nord du lac, qui travaille avec des organisations locales dans la région de la mer de Salton et a vécu dans l'East Coachella Valley toute sa vie. "Pour de nombreux membres de la communauté, dont moi-même, nous savons qu'il y aura des conséquences involontaires."

"Qui sera responsable de payer les conséquences involontaires sur la santé publique dans cinq, 10, 20 ans ?" dit-elle. « Parce que lorsque nous arrivons à ce point, il est généralement trop tard pour réagir, et le fardeau incombe à la communauté. Nous devons agir tôt et définir des moyens de faire face aux futures conséquences involontaires.

Il y a une histoire à cette préoccupation particulière. Simbol, la première entreprise à avoir l'intention d'extraire du lithium de la saumure géothermique de Salton Sea, échoué en 2015 — peu de temps après avoir rejeté une Offre d'achat de 325 millions de dollars de la Tesla de Musk l'année dernière.

Les sentiments de Leal-Gutierrez ont trouvé un écho dans un récent article d'opinion dans Le soleil du désert Journal fin août par deux autres femmes locales inquiètes de la nouveauté de l'extraction du lithium de la saumure géothermique.

"Nous refusons d'être des zones expérimentales pour des programmes sur le changement climatique qui ont des avantages non prouvés et des impacts environnementaux inconnus, tels que l'extraction du lithium", ont écrit Cecilia Dora Armenta, une résidente de Salton City depuis 29 ans, et Elizabeth Jaime, une mère de deux enfants avec asthme. "Nous craignons que les bénéfices qui résulteront du développement du lithium soient plus importants pour les décideurs que notre santé."

Spomer d'EnergySource dit que l'entreprise essaie de tenir les habitants au courant, en organisant des réunions publiques et en discutant d'un rapport d'impact environnemental récemment achevé et soumis à l'État. "Bien que très peu de gens se soient présentés", a-t-il déclaré. Depuis lors, il a déclaré que la société distribuait des paquets d'informations et était disposée à organiser davantage d'événements. "Nous sommes heureux de leur faire visiter et de leur dire ce que nous faisons."

Lithium « en boucle fermée »

La Californie n'est pas le seul État à posséder un riche potentiel en lithium. Le Nevada voisin possède d'importants gisements près de Thacker Pass. Mais l'obtenir de cette source impliquerait de le lixivier à partir d'argile chargée avec le matériau à l'aide d'un acide. Avec le potentiel de dommages à l'environnement, le projet est opposé par les P locauxLes membres de la tribu aiute-Shoshone, qui considèrent la région comme sacrée car elle a été le site d'un massacre.

Le fait que le lithium de Salton Sea puisse éviter les effets nocifs de l'exploitation minière et de la consommation excessive d'eau est l'une des principales raisons pour lesquelles General Motors souhaite travailler avec Controlled Thermal et a investi un montant non divulgué dans l'entreprise.

L'« extraction directe du lithium » de la région évite les bassins utilisés en Amérique du Sud et les résidus générés par l'exploitation minière en roche dure, ce qui en fait « un système en boucle fermée », explique Timothy Grewe, qui dirige la stratégie d'électrification et l'ingénierie des cellules de batterie de GM. "C'est conçu pour être une chaîne d'approvisionnement beaucoup moins coûteuse."

Pourtant, le constructeur automobile sait qu'il y a des obstacles. "Vous devez aller travailler à travers les réalités de la production à haut volume", dit Grewe. « Combien coûte réellement la capitalisation de l'extraction directe du lithium ? Que se passe-t-il lorsque la saumure change et sort dans une saumure de volcan différente ? »

Ses questions ne trouveront probablement pas de réponse avant quelques années alors que la production commence à monter en puissance.

Cela n'a pas empêché Controlled Thermal de trouver d'autres clients : avec GM, il a également un accord pour vendre du lithium à Stellantis pour ses opérations EV. Colwell dit également qu'il effectue de fréquents voyages en Asie pour rencontrer des sociétés de batteries coréennes et japonaises qui, espère-t-il, finiront par localiser la production de cathodes près de la région de la mer de Salton. "Cela a tout simplement un sens commercial et écologique", dit-il.

Jusqu'à présent, la seule entreprise de batteries qui dit vouloir rejoindre les opérateurs de lithium est Statevolt, une startup européenne qui dit en avril il construira une usine tentaculaire de 4 milliards de dollars et s'approvisionnera en lithium auprès de Controlled Thermal. Statevolt n'a pas répondu à une demande de détails sur le moment où cette installation pourrait ouvrir et sur le montant de son financement qui a été obtenu.

« Passer à la démonstration demande du travail. Ensuite, passer de la démonstration à la publicité demande beaucoup de travail. »

Mais pour l'instant, des entreprises comme Redwood Materials, qui recycle les métaux des batteries et de l'électronique et s'apprête à fabriquer des cathodes au lithium à un nouveau usine au Nevada pour les batteries EV, n'ont pas l'intention de s'approvisionner en lithium dans la région de la mer de Salton. Le PDG JB Straubel, cofondateur de Tesla, a refusé de commenter ses attentes concernant le lithium de Salton Sea.

Weisgall de Berkshire a également mis en garde sur la façon dont les choses se dérouleront à Salton Sea en avril lors d'un forum public parrainé par UC Riverside. L'extraction du lithium de la saumure géothermique a « été réalisée en laboratoire, mais passer à la démonstration demande du travail. Ensuite, passer de la démonstration à la publicité demande beaucoup de travail. »

« Ce n'est pas de l'alchimie ; le lithium est là », a déclaré Weisgall. "Mais nous devons le faire de la bonne manière."

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