Menace sur les batteries : risque de pénurie d’approvisionnement pour le lithium

Les prévisions annonçant une pénurie prochaine de « l’or blanc », qui fait partie intégrante de la production des batteries, font craindre que les objectifs de déploiement des VE ne soient compromis. L’approvisionnement ne dépendant que d’une poignée de pays et les protestations se poursuivant au sujet de l’impact environnemental de l’extraction du lithium, la course est lancée pour trouver d’autres sources de cette précieuse ressource, voire d’autres métaux.

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Pourquoi le lithium ?

Avec le nickel et le cobalt, le lithium est un élément-clé des batteries que l’on trouve dans la plupart des appareils électroniques actuels, où il est utilisé pour fabriquer les cathodes qui conduisent le courant électrique. Jusqu’à récemment, la part du lion de la production mondiale de lithium était utilisée pour la fabrication de batteries de téléphones et d’ordinateurs portables. Toutefois, le bloc-batterie d’une seule voiture électrique contenant environ 50 kg de carbonate de lithium, les VE sont désormais en tête de liste².

L’augmentation de la demande de VE a entraîné une forte hausse des prix : au cours des deux dernières années, les prix du carbonate de lithium de qualité batterie ont été multipliés par 10. En 2021, on a extrait suffisamment de lithium pour fabriquer environ 11 millions de batteries, mais si l’on veut atteindre les objectifs « net zero » d’ici à 2050, on estime que le monde aura besoin d’un total cumulé de 2 milliards de blocs-batteries pour les véhicules électriques² et hybrides. Les réserves mondiales sont estimées à 2,5 milliards, ce qui est théoriquement suffisant pour répondre à la demande, mais le lithium est également nécessaire pour les batteries des avions, des trains, des bicyclettes et d’autres biens de consommation.

Selon les estimations, la demande de lithium triplera entre 2020 à 2025³. L’Agence internationale de l’énergie (AIE) met en garde contre des pénuries potentielles dans deux ans seulement⁴, ce qui risque de priver de nombreux acheteurs potentiels de véhicules électriques qui souhaitent contribuer à l’objectif « net zero ».

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Une question d’approvisionnement et d’impact environnemental

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

Si l’Australie domine la production, totalisant à elle seule un volume d’extraction supérieur à celui de tous les autres pays réunis, la Chine a la mainmise sur la chaîne d’approvisionnement, avec 60% du raffinage mondial du lithium, le processus par lequel le lithium brut est transformé en matériau prêt à l’emploi pour les batteries. Au cours des dix dernières années, les entreprises chinoises ont également acheté pour environ 5,6 milliards de dollars d’actifs dans le secteur du lithium en dehors de la Chine.⁵ 75% de la capacité de production mondiale sont détenus par cinq entreprises seulement, ce qui aggrave les difficultés d’approvisionnement.

Dans de nombreux endroits, la production est compliquée par l’impact environnemental de l’extraction du lithium⁶. En Amérique latine, son processus d’extraction, effectué principalement dans des bassins d'évaporation des saumures, est très gourmand en eau : il faut 2,2 millions de litres d’eau pour produire une seule tonne de lithium⁷. Au Chili et en Argentine, le lithium est extrait sous des Salars, dans des endroits qui comptent parmi les plus secs de la planète⁸, et la mine de San Cristóbal, en Bolivie, utiliserait 50’000 litres d’eau par jour⁹. En Argentine, des mesures sont prises pour limiter d’ambitieux projets d’exploration¹⁰, compte tenu des inquiétudes concernant les droits des populations indigènes et les écosystèmes dans lesquels elles vivent. En Australie, le lithium est extrait à partir de gisements de roche dure par des méthodes conventionnelles. Ce type d'extraction de lithium a une intensité carbone trois fois supérieure à celle du lithium extrait par évaporation.

Le secteur est également confronté à des difficultés pratiques. La barrière à l’entrée est élevée pour les mineurs et les transformateurs de lithium : seul un petit nombre d’entreprises dispose des moyens et de l’expertise nécessaires, et l’on ne sait pas exactement combien de temps il faudra aux nouveaux entrants pour se lancer. Albemarle, le plus grand producteur de lithium au monde, a suspendu ses projets d’extraction de lithium en Europe¹¹, faute d’avoir trouvé un site approprié. Les préoccupations environnementales et les difficultés d’extraction sont telles que même la découverte de nouveaux gisements ne garantit pas une augmentation de la production à court terme.

Viennent ensuite les macro-menaces liées aux catastrophes naturelles ou aux conflits géopolitiques. Dans une chaîne d’approvisionnement manquant de résilience, même des bouleversements mineurs de l’ordre géopolitique pourraient mettre en péril les exportations essentielles de lithium.

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Trouver une alternative

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

Les technologies émergentes sont porteuses d’espoir. L’extraction directe du lithium¹², qui consiste à extraire le lithium de la saumure sans évaporation, réduit la consommation d’eau et améliore donc la viabilité des nouvelles exploitations. L’amélioration de la récupération des métaux à partir des flux de déchets miniers ou des minerais à faible teneur permet de maximiser la production d’une mine.

Les années à venir verront également la fin de la « première vie » de nombreuses batteries de VE. Les innovations en matière de recyclage permettant de récupérer jusqu’à 80% du lithium contenu dans une batterie usagée, on espère que les matériaux recyclés représenteront jusqu’à 10% de nos besoins en lithium d’ici à 2040¹³.

Une autre question plus directe se pose au sein du secteur : le lithium peut-il être remplacé ? Le sel, l’eau de mer, le silicium, le magnésium, le fer et même le chanvre sont tous étudiés comme alternatives au lithium ou comme additifs susceptibles de réduire le volume de lithium nécessaire. Si le lithium reste pour l’instant le matériau de prédilection des fabricants de batteries, un secteur alternatif en pleine expansion se développe à mesure que l’électrification de l’économie crée de vastes opportunités pour des formes plus durables de stockage de l’électricité. Par exemple, les batteries sodium-ion sont actuellement testées par plusieurs constructeurs automobiles chinois alors que plus d’une vingtaine d’usines sont en construction à travers le monde.

La question des VE est complexe. D’une part, elles sont vitales pour la transition vers le « net zero ». D’autre part, leur production s’accompagne d’une série de défis environnementaux. L’Europe et les États-Unis déploient de sérieux efforts pour parvenir à l’indépendance vis-à-vis du lithium, avec des politiques visant à assouplir les obstacles réglementaires à l’ouverture de nouvelles mines et des mesures d’incitation pour encourager l’achat de lithium d’origine nationale. Malgré cela, comme les projections indiquent que la demande de lithium atteindra 550’000 tonnes par an d’ici à 2030, de nombreux milieux s’attendent à une pénurie d’approvisionnement en « or blanc » dans les années à venir.

¹ 6 Automakers and 30 Countries Say They’ll Phase Out Gasoline Car Sales (6 constructeurs automobiles et 30 pays annoncent l’arrêt progressif des ventes de voitures à essence) - The New York Times (nytimes.com)
² Net Zero by 2050 - A Roadmap for the Global Energy Sector (Net-zéro d’ici 2050 : une feuille de route pour le secteur mondial de l’énergie) (windows.net)
³ Marché du lithium - Bacanora Lithium
⁴ Electric cars fend off supply challenges to more than double global sales – Analysis (Les voitures électriques surmontent les difficultés d’approvisionnement et voient leurs ventes mondiales plus que doubler - Analyse) - IEA
⁵ Ce graphique illustre plus de 25 ans de production de lithium par pays | Forum économique mondial (weforum.org)
⁶ Revealed: how US transition to electric cars threatens environmental havoc (Révélation : comment la transition des Etats-Unis vers les voitures électriques menace l’environnement) | Actualités américaines | The Guardian
⁷ Lithium batteries' big unanswered question (La grande question sans réponse des batteries au lithium) - BBC Future
⁸ The Lithium Triangle: Where Chile, Argentina, and Bolivia Meet (Le triangle du lithium : la rencontre du Chili, de l’Argentine et de la Bolivie) (harvard.edu)
⁹ Lithium and Latin America are key to the energy transition (Le lithium et l’Amérique latine sont la clé de la transition énergétique) | Forum économique mondial (weforum.org)
¹⁰ Environmental defenders join forces across Argentina to stop mining boom (Les défenseurs de l’environnement unissent leurs forces dans toute l’Argentine pour stopper le boom minier) - Waging Nonviolence | Waging Nonviolence
¹¹ Abonnez-vous pour lire | Financial Times (ft.com)
¹² Direct Lithium Extraction (Extraction directe de lithium) • Cleantech Lithium
¹³ Executive summary – The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions – Analysis (Résumé - Le rôle des minéraux critiques dans la transition vers les énergies propres - Analyse) - IEA

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