De la pyrite. Une roche que les prospecteurs du XIXe siècle jetaient avec mépris, la surnommant « l’or des fous » pour sa ressemblance trompeuse avec le précieux métal. Des chercheurs ont découvert du lithium caché dans de la pyrite au sein de roches de schiste anciennes, un résultat inattendu qui pourrait redéfinir la façon dont on approvisionne le monde en ce métal critique pour les batteries. Ce minéral, longtemps moqué, cache peut-être la clé de notre transition énergétique.

Sommaire

1. Une découverte que personne n’attendait
2. Pourquoi le lithium est devenu une obsession mondiale
3. La pyrite comme nouveau marqueur géologique
4. Prometteuse, mais pas encore une révolution industrielle

Une découverte que personne n’attendait

Une équipe de chercheurs de l’Université de Virginie-Occidentale a enquêté sur des sources non conventionnelles de lithium, en concentrant ses travaux sur des roches sédimentaires du bassin des Appalaches. ils ont analysé 15 échantillons de schiste du Dévonien moyen, formés il y a environ 380 millions d’années, à une époque où la région était recouverte par d’anciennes mers. À l’époque des dinosaures, donc, ce lithium se piégeait tranquillement dans la roche sans que quiconque le soupçonne.

Selon Shailee Bhattacharya, géochimiste sédimentaire et doctorante travaillant avec le professeur Shikha Sharma au laboratoire IsoBioGeM de l’Université de Virginie-Occidentale, l’équipe a détecté des quantités significatives de lithium à l’intérieur de la pyrite dans le schiste, ce qui est « inédit ». Le mot est fort, et il est pesé. Cette découverte se distingue parce qu’il existe très peu de recherches préalables liant le lithium à des minéraux riches en soufre comme la pyrite. La plupart des études géologiques se sont concentrées sur le lithium dans des types de gisements entièrement différents.

Dans certains échantillons présentant des teneurs globales en lithium relativement faibles, jusqu’à 54 % du lithium total apparaissait dans la fraction pyrite. Plus il y avait de pyrite, plus le lithium avait tendance à se manifester dans l’éluat. Cela suggère que la pyrite n’est pas un simple spectateur dans la roche. Elle pourrait agir comme hôte du lithium et comme un indicateur utile pour les géologues qui cherchent de nouveaux schistes riches en lithium.

Pourquoi le lithium est devenu une obsession mondiale

Le lithium et ses composés ont plusieurs applications industrielles majeures, notamment dans les batteries, qui consomment à elles seules plus des trois quarts de la production mondiale de lithium. Ce chiffre dit tout. Chaque voiture électrique, chaque téléphone, chaque panneau solaire couplé à un système de stockage dépend de ce métal léger et très réactif. La tension sur l’approvisionnement est donc considérable.

Les sources primaires de lithium comme les pegmatites et les argiles volcaniques sont bien connues, mais trouver d’autres gisements qui soient sûrs et économiquement exploitables serait précieux. C’est dans cette optique que l’équipe de Virginie-Occidentale explore si des opérations industrielles antérieures, comme les résidus miniers ou les déblais de forage, pourraient servir de source de lithium supplémentaire sans générer de nouveaux déchets. L’intuition est élégante : recycler l’existant plutôt qu’ouvrir de nouvelles mines.

Pour l’essentiel, ce lithium provient encore de grandes mines à ciel ouvert ou de bassins de saumure dans des régions très arides, deux procédés qui peuvent fragiliser les ressources en eau et endommager les habitats naturels. Les tensions géopolitiques autour de ces gisements, concentrés en Amérique du Sud et en Australie, alimentent depuis plusieurs années une course mondiale aux ressources. Trouver du lithium là où personne ne regardait change radicalement le rapport de force.

La pyrite comme nouveau marqueur géologique

Pour quantifier la récupération du lithium à partir de certaines phases minérales, les chercheurs ont procédé à une extraction séquentielle des échantillons, ciblant les carbonates, les oxyhydroxydes de fer-manganèse, les pyrites et la matière organique. Une méthode minutieuse qui a permis d’isoler précisément la contribution de chaque minéral. Ce n’est pas un artefact de mesure : dans des échantillons avec des teneurs comparativement plus faibles en lithium (22 ppm), jusqu’à 54 % du lithium total peut être extrait de la seule pyrite. L’équipe a également trouvé une association favorable entre la concentration en pyrite et le pourcentage de lithium récupéré dans l’éluat de pyrite.

Les formations de schiste étant très répandues et la pyrite se trouvant couramment dans les déchets industriels, cette découverte ouvre la possibilité de puiser dans des sources de lithium entièrement nouvelles. des puits de forage abandonnés, des terrils miniers oubliés, des déchets d’extraction qui dorment depuis des décennies pourraient receler un trésor que personne n’avait songé à y chercher. La pyrite étant un minéral courant dans le bassin des Appalaches, cela a des implications pour l’exploitation de la pyrite de schiste dans la séquence dévonienne si le lithium s’avère économiquement extractible. Les déblais de forage issus des opérations pétrolières et gazières passées et actuelles constituent un matériau prêt à l’emploi pour tester la faisabilité de ce concept.

Prometteuse, mais pas encore une révolution industrielle

Les experts se gardent bien de survendre la découverte. Les échantillons proviennent d’un seul bassin, et l’association singulière entre le lithium et la pyrite pourrait ne pas se retrouver de la même façon ailleurs. Les concentrations de lithium sont modestes comparées à celles des gisements dédiés, et personne n’a encore prouvé un processus d’extraction à grande échelle sur le terrain. C’est la limite honnête que les chercheurs s’imposent eux-mêmes.

Les résultats suggèrent que le schiste riche en matière organique pourrait être capable d’héberger du lithium d’une manière jusqu’ici non reconnue. Si c’est le cas, ces roches pourraient représenter un nouveau type de ressource en lithium. Étant donné que les formations de schiste sont répandues, cela pourrait avoir des implications importantes pour l’approvisionnement futur.

L’intérêt pour la technologie des batteries lithium-soufre est par ailleurs en plein essor dans les domaines de l’ingénierie et des matériaux, ces batteries pouvant un jour offrir des avantages par rapport aux conceptions lithium-ion actuelles. Une convergence intéressante : si le lithium se trouve naturellement associé à la pyrite (un sulfure de fer), la chimie même de la roche anticipe peut-être la prochaine génération de batteries. Des ingénieurs testent déjà des batteries lithium-soufre comme alternative à certaines conceptions lithium-ion conventionnelles. Le soufre étant commun et relativement facile à obtenir, l’associer au lithium pourrait réduire l’empreinte matérielle des batteries futures. La « roche ordinaire » d’il y a 380 millions d’années pourrait, sans en avoir l’air, pointer vers la chimie des batteries de demain.

Sources : sciencetimes.com | spacedaily.com