Les puits géothermiques de la vallée du Haut-Rhin pourraient offrir une source stable de lithium pendant des décennies, contribuant ainsi à la transition de l’Europe vers la neutralité climatique. Cette image est une image tirée de la vidéo ci-dessous qui montre l’épandage d’eau thermale appauvrie en lithium autour du forage d’injection le long de la zone de faille après 30 ans. Crédits : Valentin Goldberg et Fabian Nitschke
Les chercheurs voient une perspective à long terme pour l’extraction du lithium dans les centrales géothermiques.
Les puits géothermiques existants dans la vallée du Rhin supérieur permettraient d’extraire du lithium de manière fiable pendant plusieurs décennies sans que ces sources ne s’épuisent. C’est le résultat d’analyses de données récentes réalisées par des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT). Les résultats sont rapportés dans Energies.
Extraction géothermique du lithium dans la vallée du Haut-Rhin
Sur la voie de la neutralité climatique, l’Europe aura besoin de grandes quantités de lithium pour les systèmes de stockage par batteries. Mais jusqu’à présent, sa part dans le volume mondial d’extraction de lithium n’est que de 1 %. Pour cette raison, les chercheurs du KIT étudient les moyens d’extraire le lithium des sources géothermiques.
«En théorie, les centrales géothermiques de la vallée du Rhin supérieur et du bassin nord de l’Allemagne pourraient couvrir entre 2 et 12 pour cent de la demande annuelle de lithium de l’Allemagne», explique Valentin Goldberg de l’Institut des géosciences appliquées (AGW) du KIT.
Avec son équipe, il a calculé ce potentiel sur la base d’une analyse approfondie des données. Cependant, il n’est pas clair pendant combien de temps l’extraction sera possible. Une autre étude des chercheurs offre désormais une perspective optimiste. « Selon nos conclusions, l’extraction du lithium sera possible pendant de nombreuses années à faible coût environnemental », déclare Goldberg.
« Le modèle développé pour notre étude décrit l’extraction du lithium dans la vallée du Rhin supérieur. Mais les paramètres sont choisis de manière à pouvoir également être transférés à d’autres systèmes communs. »
Épandage d’eau thermale appauvrie en lithium autour du forage d’injection le long de la zone de faille après 30 ans. Crédits : Valentin Goldberg et Fabian Nitschke
Modélisation de la production de lithium géothermique
L’extraction du lithium à partir des eaux thermales n’est pas un type d’exploitation minière conventionnel. C’est pourquoi aucune méthode conventionnelle n’a pu être appliquée pour l’analyse.
« Le lithium dissous dans l’eau existe dans un réseau largement ramifié de joints et de cavités dans la roche. Cependant, l’accès à l’eau n’est possible qu’à certains endroits via des puits individuels », explique le Dr Fabian Nitschke, AGW, qui a également participé à cette étude. « La dimension du réservoir dépend donc de la quantité d’eau accessible hydrauliquement via des puits. »
Pour calculer le potentiel de production de lithium, les chercheurs ont dû prendre en compte le volume potentiel d’extraction d’eau, sa concentration en lithium et l’extraction de lithium par unité de temps.
«Nous utilisons un modèle de transport dynamique adapté aux conditions souterraines de la vallée du Rhin supérieur. Il couple des processus thermiques, hydrauliques et chimiques. Des modèles similaires sont connus dans l’industrie pétrolière et gazière, mais n’ont pas encore été appliqués au lithium », souligne Nitschke.
Lors de l’utilisation de l’énergie géothermique, l’eau extraite est pompée dans le sol via un deuxième forage. Les chercheurs voulaient savoir si la concentration de lithium dans les eaux profondes diminuait avec le temps. Les résultats montrent que la concentration de lithium dans le forage d’extraction diminue de 30 à 50 pour cent au cours du premier tiers de la période d’enquête de 30 ans, à mesure que l’eau profonde est diluée par l’eau restituée. La concentration en lithium reste alors constante.
« Cela peut être attribué au système commun ouvert qui fournit en permanence de l’eau douce et profonde provenant d’autres directions », explique Nitschke. La modélisation suggère que l’extraction continue du lithium sera possible pendant des décennies : « En fait, l’extraction de cette ressource non conventionnelle montre le comportement cyclique classique. Les rendements de l’extraction d’hydrocarbures ou de minerais sont également les plus élevés au début, puis commencent à diminuer progressivement.
Investissement judicieux dans un avenir durable
Thomas Kohl d’AGW, qui dirige les activités de recherche correspondantes en tant que professeur d’énergie géothermique et de technologie des réservoirs, considère les résultats de la recherche comme un autre argument en faveur d’une large utilisation de l’énergie géothermique.
« Nous savions déjà que les sources géothermiques pouvaient fournir une énergie renouvelable de base pendant des décennies. Notre étude révèle désormais qu’une seule centrale électrique dans la vallée du Rhin supérieur pourrait couvrir jusqu’à 3 % de la consommation annuelle allemande de lithium. Le groupe Kohl travaille actuellement sur des solutions pour une mise en œuvre pratique.
Récemment, il a publié une étude dans Dessalement sur le traitement préliminaire de l’eau thermale pour l’extraction des ressources. «La prochaine étape consiste désormais à transférer cette technologie à l’échelle industrielle», déclare Kohl.
