Une technologie membranaire innovante permet une extraction efficace du lithium à partir des sources d'eau

Une avancée dans la science des matériaux a conduit au développement d'une nouvelle membrane conçue pour extraire sélectivement le lithium de l'eau, libérant potentiellement de vastes réserves inexploitées de ce métal énergétique critique.

Alors que l'approvisionnement conventionnel en lithium repose largement sur l'extraction de roches dures et l'évaporation des lacs salés, la majeure partie du lithium de la planète est en réalité dissoute dans l'eau de mer et les saumures souterraines. Cependant, l'isolement du lithium de ces sources a toujours été coûteux et inefficace en raison de la présence d'ions concurrents.

La nouvelle membrane sépare les ions présents dans l'eau en fonction de leur taille et de leur charge électrique. Elle a été conçue pour filtrer les cations indésirables (ions chargés positivement) tout en permettant une isolation plus efficace du lithium.

La membrane elle-même est composée de vermiculite, un minéral argileux naturellement abondant et relativement peu coûteux. Grâce à une technique spécialisée, le matériau est exfolié en feuilles ultrafines, chacune d'un milliardième de mètre d'épaisseur seulement, puis réassemblé pour former une structure de filtration stratifiée.

Pour maintenir l'intégrité structurelle en milieu aqueux, des colonnes microscopiques d'oxyde d'aluminium sont insérées entre les couches. Elles agissent comme des supports stabilisateurs et contribuent à contrôler les propriétés de charge de surface de la membrane.

Une innovation clé de la conception consiste à modifier la charge de surface de la membrane afin d'améliorer la sélectivité au lithium. L'introduction d'ions sodium modifie le profil de charge de la membrane pour mieux attirer les ions lithium tout en repoussant ceux de taille similaire mais moins désirables, comme le magnésium. Des ions sodium supplémentaires sont utilisés pour réduire davantage la taille des pores, garantissant ainsi le passage des ions plus petits comme le sodium et le potassium, tandis que les ions lithium plus gros sont retenus.

Cette approche à double mécanisme (discrimination par rayon ionique et charge électrique) permet une récupération considérablement améliorée du lithium à partir de sources diluées telles que l'eau de mer et les saumures.

De telles avancées en matière de séparation sélective des ions pourraient ouvrir la voie à des approvisionnements en lithium plus diversifiés et accessibles au niveau national. Elles pourraient également réduire la dépendance à l'égard des exploitations minières concentrées géographiquement et ouvrir la voie à de nouvelles formes d'approvisionnement en lithium dans des zones auparavant considérées comme non rentables.