Les saumures profondes du nord de l'Allemagne pourraient compter parmi les plus importantes ressources en lithium d'Europe
Le projet RoLiXX vise à développer des procédés d'extraction respectueux de l'environnement, même dans des conditions de salinité élevée
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Dans le cadre du projet RoLiXX ("Le Rotliegend comme ressource en lithium dans le bassin du nord de l'Allemagne - de l'EXploration à l'EXtraction"), des chercheurs* étudient si le lithium peut être extrait de manière durable et économique à partir d'eaux profondes très riches en sel dans des couches géologiques profondes du bassin du nord de l'Allemagne. Le département de géochimie appliquée de l'université technique de Berlin assume la responsabilité scientifique de l'exploration géologique et de l'évaluation des ressources et fournit, grâce à des analyses minéralogiques et géochimiques à haute résolution, la base de données pour une prédiction fiable des horizons rocheux riches en lithium.
RoLiXX se concentre sur ce que l'on appelle le Rotliegend, une séquence de roches composée de grès et de volcanites, vieille d'environ 300 millions d'années, qui sous-tend une grande partie du bassin nord de l'Allemagne à plusieurs milliers de mètres de profondeur. Dans ces roches circulent des eaux thermales extrêmement salées, appelées soles. Les analyses montrent qu'elles contiennent des concentrations exceptionnellement élevées de lithium dans certaines zones - peut-être l'une des plus grandes ressources d'Europe, mais à peine exploitée jusqu'à présent.
"Le lithium est une matière première stratégique clé pour les batteries et donc pour la transition énergétique, l'électromobilité et le futur stockage de l'énergie en Europe", explique le professeur Thomas Neumann, directeur du département de géochimie appliquée. "Si nous voulons rendre le lithium disponible de manière plus fiable et durable en Allemagne et en Europe, nous devons nettement mieux comprendre la ressource dans le sous-sol et développer en même temps des procédés d'extraction qui fonctionnent de manière efficace et respectueuse de l'environnement, même dans des conditions hautement salines".
Comprendre la géologie, permettre l'extraction
Le projet s'adresse à deux défis centraux : D'une part, il s'agit de clarifier les conditions géologiques et géochimiques dans lesquelles des teneurs élevées en lithium se concentrent dans les eaux profondes. D'autre part, il faut développer des procédés d'extraction adaptés aux eaux extrêmement riches en sels, qui n'existent pas encore pour ces conditions chimiquement exigeantes. En effet, les saumures contiennent, outre le lithium, de nombreux autres éléments dissous. En cas de changement de pression ou de température pendant l'extraction de la saumure, des dépôts solides - appelés précipités minéraux - peuvent se former et nuire à la performance des installations d'extraction et de production. L'objectif est de développer une extraction de lithium de la saumure aussi exempte de particules solides que possible. Mais les précipités soulèvent également des questions environnementales et de gestion des déchets : Quelle est leur composition chimique et minéralogique et comment doit-on l'évaluer ? Si des précipités importants pour l'environnement apparaissent : quelles sont les voies d'élimination ou de valorisation particulièrement respectueuses de l'environnement et durables ?
Analyse high-tech dans la carotte de forage
"Pour nous, la question centrale est de savoir pourquoi des teneurs en lithium aussi élevées ont pu se former à cet endroit", explique le Dr Ferry Schiperski, chef de projet à l'université technique de Berlin. "Où le lithium est-il lié dans la roche, comment est-il mobilisé et dans quelles conditions se forment les précipités qui rendent l'extraction techniquement et écologiquement difficile ?"
Pour répondre à ces questions, le département de géochimie appliquée de l'université technique de Berlin analyse systématiquement les carottes existantes du Rotliegend ainsi que les unités de roches voisines. L'objectif est d'identifier clairement les minéraux contenant du lithium, de quantifier leur répartition spatiale et de reconstruire leur histoire de formation.
Le laboratoire MAGMA (laboratoire minéralogique et géochimique pour la microanalyse) du département utilise entre autres la microscopie polarisante, la diffraction des rayons X pour déterminer les structures cristallines ainsi que la spectrométrie de masse laser-ICP, qui permet de quantifier avec précision même les plus faibles concentrations de lithium dans les différents minéraux.
Expériences de laboratoire sur la libération du lithium et l'optimisation des processus
En complément, les chercheurs* mènent des expériences en laboratoire dans des conditions de pression et de température spécifiques à la formation. Il s'agit d'étudier comment le lithium passe de la roche à la solution et dans quelles conditions des enrichissements secondaires ou des précipités indésirables se produisent. "Grâce à des analyses à haute résolution, à des études expérimentales ciblées et au regroupement systématique de données bibliographiques et de données d'inventaire, nous créons une base solide permettant de prévoir de manière plus fiable les couches riches en lithium dans le sous-sol du bassin nord de l'Allemagne et d'optimiser de manière ciblée les processus d'extraction de cette précieuse ressource", explique Schiperski.
De la recherche à l'application
RoLiXX, financé par le ministère fédéral allemand de la Recherche, de la Technologie et de l'Espace, associe la recherche fondamentale en géosciences au développement de la technologie des processus. Les approches, qui se trouvent actuellement à un faible niveau de maturité technologique, doivent être développées par le biais d'essais pilotes à l'échelle et d'essais sur le terrain jusqu'à une validation dans des conditions proches de la réalité.
Le projet contribue ainsi à la mise en œuvre du Critical Raw Materials Act, par lequel l'Union européenne veut garantir à long terme son approvisionnement en matières premières importantes.
Les partenaires de l'alliance sont le GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, la Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V., l'Institut Fraunhofer pour les infrastructures énergétiques et les géotechnologies, l'Institut für Ökologische Wirtschaftsforschung (IÖW) GmbH (à but non lucratif) et la Neptune Energy Innovations GmbH. Les partenaires associés sont l'Institut fédéral de recherche sur les matériaux et l'Institut fédéral des géosciences et des matières premières.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Allemand peut être trouvé ici.
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