Le champ géothermique de Salton Sea en Californie contient potentiellement suffisamment de lithium pour répondre à tous les besoins en batteries domestiques des États-Unis, avec même assez pour en exporter une partie. Mais quelle quantité de ce lithium peut être extraite de manière durable et respectueuse de l'environnement ? Et combien de temps durera la ressource ? Ce ne sont là que quelques-unes des questions auxquelles les chercheurs espèrent répondre dans un nouveau projet parrainé par le Département américain de l'énergie (DOE).

Il existe actuellement 11 usines commerciales sur le champ de Salton Sea qui produisent de l'énergie géothermique, une forme d'énergie propre et renouvelable dans laquelle des fluides chauds sont pompés depuis le sous-sol profond et la chaleur est ensuite convertie en électricité. Normalement, le fluide refroidi serait simplement réinjecté sous terre, mais l'idée est d'extraire d'abord le lithium de la saumure avant de le réinjecter.

Avec la poussée de la Californie et de nombreux autres États et pays pour étendre l'adoption des véhicules électriques (VE), la demande de batteries - et le lithium nécessaire pour fabriquer ces batteries - va monter en flèche. Avec près de 1,2 million de dollars de soutien du Bureau des technologies géothermiques du DOE, des scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), de l'UC Riverside et de Geologica Geothermal Group, Inc. travailleront ensemble pour quantifier et caractériser le lithium dans ce réservoir géothermique hypersalin, situé loin sous la surface de la Terre près de la mer de Salton dans le comté impérial.

Le projet est le premier effort scientifique complet visant à cartographier la soi-disant «Lithium Valley» de Californie et à tenter d'acquérir une compréhension détaillée de la saumure souterraine riche en minéraux du système géothermique de la mer de Salton. À l'aide d'un microscope électronique et d'autres outils analytiques avancés, par exemple, ils espèrent connaître les sources minérales de lithium et savoir si les roches « rechargeront » la saumure en lithium après son extraction des fluides produits.

L'équipe du projet étudiera également les impacts environnementaux potentiels - pour quantifier la quantité d'eau et de produits chimiques nécessaire à l'extraction du lithium, la qualité de l'air pendant le processus d'extraction et la sismicité induite potentielle par la production d'énergie géothermique associée.

"Nous sommes ravis de financer Berkeley Lab pour développer cette analyse riche et détaillée du potentiel des ressources en lithium de la mer de Salton. Ce projet fournira des informations essentielles sur le sous-sol qui nous aideront à sécuriser une chaîne d'approvisionnement nationale en lithium en utilisant le plus respectueux de l'environnement, une voie axée sur les données », a déclaré Alexis McKittrick, responsable de programme pour les ressources hydrothermales au bureau des technologies géothermiques du DOE.

"Le système géothermique de Salton Sea est la principale ressource géothermique potentielle pour le lithium aux États-Unis, et c'est une ressource de classe mondiale", a déclaré Pat Dobson, le scientifique du Berkeley Lab qui dirige le projet. "Mais il existe un large éventail d'estimations en termes de taille de la ressource, et également une mauvaise compréhension de l'origine du lithium, de la vitesse à laquelle il diminuerait avec le temps avec l'extraction du lithium à partir des saumures géothermiques, et s'il serait reconstitué par le lithium restant dans les roches hôtes."

Actuellement, la majeure partie de l'approvisionnement mondial en lithium est soit extraite de mines à ciel ouvert, qui sont courantes en Chine et en Australie, soit extraite de gisements de salar, ou de lacs salés, en Amérique du Sud. Le lithium est obtenu à partir de ces énormes gisements (le plus grand salar, situé en Bolivie, a la taille de la "grande île" d'Hawaï) simplement en pompant les eaux souterraines peu profondes et en les laissant reposer pendant un an ou deux pendant que le soleil évapore l'eau. .

Mais ces deux méthodes ont de graves problèmes environnementaux qui leur sont associés. "Nous pensons que le lithium géothermique est l'un des moyens d'obtenir du lithium qui a le moins d'impact sur l'environnement", a déclaré Dobson, expert en énergie géothermique et contributeur clé au Lithium Resource Research and Innovation Center de Berkeley Lab. "Nous voulons comprendre comment atténuer les effets secondaires environnementaux pour les rendre encore plus bénins."

L'"Arabie Saoudite du lithium"

La taille potentielle de la ressource de lithium à Salton Sea est stupéfiante. Le gouverneur Gavin Newsom a récemment qualifié la Californie d '«Arabie saoudite du lithium» et l'État a créé l'année dernière la Lithium Valley Commission pour rechercher et rédiger un rapport sur les opportunités.

Le géochimiste de l'UC Riverside, Michael McKibben, qui étudie le champ géothermique de Salton Sea depuis les années 1970, est d'accord avec le potentiel.

"Si vous faites un calcul au fond de l'enveloppe, vous pouvez vous convaincre qu'il y a entre 1 et 6 millions de tonnes métriques de lithium dans ce champ", a-t-il déclaré. "Ce serait la plus grande source de saumure de lithium au monde, plus grande que n'importe quel gisement de salar sud-américain. Donc, c'est un grand nombre, et cela signifie que le potentiel est là pour - encore une fois, des calculs au fond de l'enveloppe - quelque chose comme 50 à 100 ans de production de lithium."

McKibben, professeur émérite, et Maryjo Bronce, professeure adjointe au Département des sciences de la Terre et des planètes, dirigent l'effort de l'UC Riverside dans ce projet. Bronce, pétrologue de formation, utilisera des instruments pour déterminer où se trouve le lithium dans les roches du réservoir et sous quelle forme il se trouve. Cette caractérisation géochimique sera ensuite intégrée à des modèles pour évaluer le taux de réapprovisionnement en lithium des fluides géothermiques.

"Nous verrons à quelle vitesse vous pouvez vous attendre à ce que la ressource se régénère - est-ce des siècles? Des décennies?" dit Bronce. "Ces taux de réaction chimique dépendront de l'endroit où le lithium est stocké assez fortement dans la roche, ce qui peut aider à créer un outil prédictif."

Ces travaux viendront compléter les études géochimiques menées par des chercheurs en Europe, qui étudient également le potentiel des saumures géothermiques pour fournir du lithium.

Fort soutien de l'industrie

Plusieurs entreprises ont lancé des opérations pilotes dans la mer de Salton pour extraire le lithium, notamment Berkshire Hathaway Energy (BHE) et Controlled Thermal Resources. (Berkeley Lab a des projets avec des subventions de la California Energy Commission.) Pour ce nouveau projet, Berkeley Lab et UC Riverside utiliseront des données d'entreprises actives dans la région ainsi que des documents publiés et des données de terrain de l'État de Californie. Geologic Energy Bases de données de gestion (CalGEM).

"Nous avons besoin de meilleures données sur la chimie des saumures et leur teneur en lithium et sur leur répartition en termes de position et de profondeur dans le champ géothermique", a déclaré McKibben. "Nous avons demandé aux sociétés géothermiques de partager leurs données sur la saumure avec nous. Pat et son groupe les mettront dans une base de données. Ensuite, si nous pouvons utiliser la base de données pour corréler la concentration de lithium avec des éléments tels que la température, la chlorinité et d'autres facteurs physiques et chimiques. paramètres, nous pouvons en fait prédire la quantité de lithium qui pourrait se trouver dans la saumure dans des parties du champ qui n'ont pas encore été complètement forées."

BHE s'est engagé à travailler avec l'équipe de recherche. « BHE Renewables soutient cet effort de recherche et se réjouit d'aider le Lawrence Berkeley National Laboratory dans cette importante étude », a déclaré Jonathan Weisgall, vice-président des relations gouvernementales de BHE.

La vision est que le lithium du champ géothermique situé près de la mer de Salton constituera un jour la base d'une nouvelle industrie nationale des batteries aux États-Unis, générant une croissance économique indispensable dans le comté d'Imperial, le comté avec le revenu par habitant le plus bas en Californie.

"Nous devons amener les étudiants à comprendre qu'ils peuvent avoir des carrières très lucratives impliquant l'énergie verte", a déclaré McKibben. "C'est une occasion de le faire."