Une usine pilote près de la mer de Salton en Californie associe l'extraction du lithium à la production d'énergie géothermique. Crédit :Michael McKibben
La géothermie a longtemps été le membre oublié de la famille des énergies propres, éclipsée par l'énergie solaire et éolienne relativement bon marché, malgré son potentiel avéré. Mais cela pourrait bientôt changer, pour une raison inattendue.
Les technologies géothermiques sont sur le point de libérer de grandes quantités de lithium à partir de saumures chaudes naturelles sous des endroits comme Salton Sea en Californie, à deux heures de route de San Diego.
Le lithium est essentiel pour les batteries lithium-ion, qui alimentent les véhicules électriques et le stockage de l'énergie. La demande pour ces batteries augmente rapidement, mais les États-Unis dépendent actuellement fortement des importations de lithium en provenance d'autres pays - la majeure partie de l'approvisionnement en lithium du pays provient d'Argentine, du Chili, de Russie et de Chine. La capacité de récupérer des minéraux critiques à partir de saumures géothermiques aux États-Unis pourrait avoir des implications importantes pour la sécurité énergétique et minérale, ainsi que pour les chaînes d'approvisionnement mondiales, les transitions de la main-d'œuvre et la géopolitique.
En tant que géologue travaillant avec des saumures géothermiques et spécialiste des politiques énergétiques, nous pensons que cette technologie peut renforcer la chaîne d'approvisionnement en minéraux critiques du pays à un moment où les inquiétudes concernant la sécurité de la chaîne d'approvisionnement augmentent.
Suffisamment de lithium pour dépasser de loin la demande actuelle aux États-Unis
Les centrales géothermiques utilisent la chaleur de la Terre pour générer un approvisionnement constant en vapeur pour faire fonctionner des turbines qui produisent de l'électricité. Les usines fonctionnent en remontant une solution saline complexe située loin sous terre, où elle absorbe la chaleur et s'enrichit de minéraux tels que le lithium, le manganèse, le zinc, le potassium et le bore.
Les saumures géothermiques sont le liquide concentré qui reste après l'extraction de la chaleur et de la vapeur dans une centrale géothermique. Dans les usines de Salton Sea, ces saumures contiennent de fortes concentrations (environ 30 %) de solides dissous.
Si les projets de test en cours prouvent que le lithium de qualité batterie peut être extrait de ces saumures de manière rentable, 11 centrales géothermiques existantes le long de la seule mer de Salton pourraient avoir le potentiel de produire suffisamment de lithium métal pour fournir environ 10 fois la demande américaine actuelle.
Trois opérateurs géothermiques du champ géothermique de Salton Sea en sont à diverses étapes de conception, de construction et de test d'usines pilotes pour l'extraction directe du lithium à partir des saumures chaudes.
À pleine capacité de production, les 11 centrales électriques existantes près de la mer de Salton, qui génèrent actuellement environ 432 mégawatts d'électricité, pourraient également produire environ 20 000 tonnes métriques de lithium métal par an. La valeur marchande annuelle de ce métal serait de plus de 5 milliards de dollars aux prix actuels.
Risques géopolitiques dans la chaîne d'approvisionnement du lithium
Les chaînes d'approvisionnement en lithium existantes sont en proie à des incertitudes qui remettent en question la sécurité minière des États-Unis.
Le Salton Trough, vu depuis un satellite avec la mer de Salton au milieu, est une vallée du Rift qui s'étend de l'est de Los Angeles, en haut à gauche, jusqu'au golfe de Californie, visible en bas à droite. Le système de failles de San Andreas traverse ici, où deux plaques tectoniques se rencontrent. Crédit :Jesse Allen/NASA Earth Observatory
La guerre de la Russie en Ukraine et la concurrence avec la Chine, ainsi que les liens étroits entre la Russie et la Chine, soulignent les implications géopolitiques de la transformation de l'énergie propre à forte intensité minérale.
La Chine est actuellement le leader du traitement du lithium et s'approvisionne activement en réserves de lithium auprès d'autres grands producteurs. Les opérateurs miniers publics chinois possèdent souvent des mines dans d'autres pays, qui produisent d'autres minéraux énergétiques propres vitaux comme le cobalt et le nickel.
Il existe actuellement une installation de production de lithium aux États-Unis. Cette installation, au Nevada, extrait le liquide salin et concentre le lithium en permettant à l'eau de s'évaporer dans de grands étangs peu profonds. En revanche, le procédé d'extraction du lithium tout en produisant de l'énergie géothermique restitue l'eau et les saumures à la terre. L'ajout d'une autre source nationale de lithium pourrait améliorer la sécurité énergétique et minérale des États-Unis et de leurs alliés.
Un manque de soutien politique
L'énergie géothermique représente aujourd'hui moins de 0,5 % de la production d'électricité à grande échelle aux États-Unis.
L'une des raisons pour lesquelles il reste une technologie énergétique stagnante aux États-Unis est le manque de soutien politique solide. Les résultats préliminaires d'une étude menée par l'un d'entre nous indiquent qu'une partie du problème est enracinée dans les désaccords entre les anciennes et les nouvelles entreprises géothermiques elles-mêmes, y compris la façon dont elles parlent des avantages de l'énergie géothermique avec les décideurs, les investisseurs, les médias et le public.
L'énergie géothermique a la capacité de compléter l'énergie solaire et éolienne en tant que source d'énergie de base - elle est constante, contrairement au soleil et au vent - et d'assurer la sécurité énergétique et minérale. Il pourrait également offrir une passerelle professionnelle aux employés du pétrole, du gaz et du charbon pour passer à l'économie de l'énergie propre.
L'industrie pourrait bénéficier de politiques telles que des fonds d'atténuation des risques pour réduire les coûts d'exploration de forage, des programmes de subventions pour démontrer les innovations, des contrats d'électricité à long terme ou des incitations fiscales.
L'ajout de la production de métaux critiques tels que le lithium, le manganèse et le zinc à partir de saumures géothermiques pourrait fournir aux opérateurs d'électricité géothermique un nouvel avantage concurrentiel et contribuer à faire de la géothermie une priorité politique.
L'énergie géothermique se renforce en Californie
Les tendances pourraient évoluer dans la bonne direction pour les producteurs d'énergie géothermique.
En février, la California Public Utilities Commission a adopté un nouveau plan de système préféré qui encourage l'État à développer 1 160 mégawatts de nouvelle électricité géothermique. Cela s'ajoute à une décision prise en 2021 d'acquérir 1 000 mégawatts à partir de ressources de production fermes, renouvelables et à zéro émission avec un facteur de capacité de 80 %, ce qui ne peut être satisfait que par les technologies géothermiques.
Les décisions californiennes visaient principalement à compléter les énergies renouvelables intermittentes, comme le solaire et l'éolien, et le retrait de la centrale nucléaire de Diablo Canyon. Ils suggèrent que l'ère de la géothermie en tant qu'énergie renouvelable oubliée pourrait toucher à sa fin.
