Extraction industrielle du lithium du lac d'Urmia par précipitation et évaporation

Pourquoi ce lac salé compte pour les batteries

Le lithium est le métal léger qui alimente les téléphones, ordinateurs portables et voitures électriques d’aujourd’hui. Alors que la demande explose, le n’extraire que de quelques gisements riches est risqué et coûteux pour l’environnement. Cette étude pose une question d’actualité : peut-on transformer un lac salé en régression en Iran, le lac d’Urmia, en une nouvelle source de lithium de qualité pour batteries en utilisant des étapes relativement simples et adaptées à l’industrie, basées sur la décantation des minéraux et l’évaporation de l’eau ? La réponse pourrait permettre de diversifier l’approvisionnement mondial en lithium tout en valorisant une ressource actuellement sous-exploitée.

Transformer l’eau du lac en point de départ exploitable

Les chercheurs ont commencé par prélever des saumures — eaux très salées — à deux endroits du lac d’Urmia et ont mesuré les éléments dissous. Un site, Jazireh Eslami, paraissait plus prometteur car il contenait plus de lithium et moins de sodium, lequel concurrence ensuite le lithium lors de la récupération. Le problème était que cette saumure renfermait aussi des quantités énormes de magnésium, environ 440 fois plus que le lithium en masse. Un mélange aussi déséquilibré rend la récupération directe difficile, ainsi l’équipe a conçu un traitement séquentiel pour éliminer les éléments gênants tout en conservant autant que possible le lithium en solution.

Éliminer les minéraux indésirables à faible coût

Le premier obstacle était le magnésium, qui interfère fortement avec la séparation du lithium. L’équipe a comparé deux bases bon marché — hydroxyde de sodium et hydroxyde de calcium — pour précipiter le magnésium sous forme solide filtrable. L’hydroxyde de sodium a agi rapidement et a presque complètement éliminé le magnésium, mais il a chargé la saumure en sodium, qui concurrencerait ensuite le lithium. L’hydroxyde de calcium a agi plus lentement mais a tout de même éliminé 99,5 % du magnésium. Il a en outre introduit du calcium dans l’eau, que les chercheurs ont ensuite éliminé en ajoutant de l’acide sulfurique, provoquant la formation et la décantation de cristaux de sulfate de calcium (gypse). Un dernier réglage du pH avec de l’hydroxyde de sodium a ramené la solution à un état neutre. Cette séquence en trois étapes a sacrifié environ 18 % du lithium initial mais a réduit le coût chimique d’environ 44 % par rapport à l’utilisation de l’hydroxyde de sodium seul.

Utiliser le soleil et l’air pour concentrer le lithium

Une fois la saumure assainie, la tâche suivante était d’élever la concentration en lithium suffisamment pour une récupération pratique. L’équipe a évaporé l’eau de manière contrôlée, mesurant l’augmentation de la concentration en lithium et la quantité piégée accidentellement dans d’autres sels qui cristallisaient. À concentration modérée, le lithium en solution a plus que doublé par rapport à son niveau initial. Mais pousser l’évaporation trop loin entraînait la sortie du lithium de la solution avec le sel commun et des minéraux similaires. Les chercheurs ont choisi un compromis où la saumure était concentrée environ trois fois et demie, le lithium atteignant 382 parties par million, et la perte additionnelle due à cette étape était limitée à environ un tiers de ce qui restait.

Tester différentes façons de capter le lithium

Avec une saumure concentrée et purifiée, l’équipe a testé trois voies pour extraire le lithium sous forme solide. La conversion en carbonate de lithium, la forme utilisée dans de nombreuses usines de batteries, s’est avérée impraticable : la teneur en lithium dans la saumure était tout simplement trop faible pour que ce composé relativement soluble précipite en quantités utiles. Une deuxième voie reposait sur la formation de phosphate de lithium, beaucoup moins soluble. En refroidissant le mélange et en ajustant finement la quantité de phosphate ajoutée, les chercheurs ont réussi à récupérer environ un cinquième du lithium ayant survécu aux étapes précédentes. Toutefois, le solide obtenu était dominé par des sels de sodium et de potassium ; le lithium n’était qu’un composant mineur, ce qui nécessiterait un raffinage supplémentaire. L’approche la plus prometteuse utilisait une astuce plus moderne : encourager le lithium à se loger dans les couches d’un matériau spécialement formé appelé hydroxyde double en couches, fabriqué à partir d’aluminium et d’autres ions. Dans des conditions optimisées et en trois heures de réaction, cette voie a capturé environ 43 % du lithium restant, bien que le solide contienne encore beaucoup de sel ordinaire et quelques minéraux secondaires.

Ce que cela signifie pour le lithium futur issu des lacs

Globalement, la chaîne de traitement proposée — purification, évaporation modérée et réaction avec des matériaux en couches — montre que même un lac très riche en magnésium comme Urmia peut fournir du lithium avec des efficacités comparables aux meilleures rapportées pour des saumures similaires dans le monde. Pourtant, la récupération finale pour la voie la plus réussie reste inférieure aux attentes de l’industrie, principalement parce que le lithium est perdu lors de la formation massive de sels et par des réactions secondaires indésirables lors de longs temps de réaction. Pour un non-spécialiste, la conclusion est que l’on peut effectivement exploiter des lacs salés difficiles pour obtenir des métaux pour batteries en employant une chimie relativement simple, mais un réglage fin reste nécessaire. Des améliorations qui réduisent les pertes de lithium pendant l’évaporation et orientent les réactions de façon plus sélective vers les solides riches en lithium pourraient rendre des lacs comme Urmia contributeurs fiables et économiquement viables à la chaîne d’approvisionnement mondiale des batteries.

Citation: Oskouei, A.E., Asgharzadeh, H., Shekaari, H. et al. Industrial extraction of lithium from Urmia Lake using precipitation and evaporation methods. Sci Rep 16, 9893 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40309-9

Mots-clés: saumure de lithium, lac d'Urmia, matériaux pour batteries, extraction en lac salé, hydroxyde double en couches