Année
2025-2026
03 Li - Lithium - CPE Lyon - 2025-2026 - Partie 3
4. Interdépendances
4.1 Comment un élément chimique peut-il dépendre d’un autre ?
Cette section ne requiert pas que vous y ajoutiez des éléments, juste que vous en preniez connaissance et que vous l’utilisiez surtout pour remplir la section 4.2
…extrait tiré de https://greenwashingeconomy.com/mythe-transition-energetique-fressoz/ :
“Dans son livre Sans transition – Une nouvelle histoire de l’énergie (2024), l’historien des techniques et de l’environnement Jean-Baptiste Fressoz montre qu’il n’y jamais eu de transition énergétique par le passé – et qu’une décarbonation de l’économie mondiale dans les décennies à venir relève du miracle. L’historien s’attaque au récit « phasiste » qui découpe l’histoire de l’énergie en différents âges : l’âge du bois aurait prédominé jusqu’aux XVIIIe et XIXe siècles où le charbon aurait pris le relais, lui-même remplacé au XXe siècle par le pétrole. Fressoz déboulonne ce mythe de la transition en décrivant longuement les symbioses matérielles passées et présentes entre les éléments du système-monde technologique. Plus concrètement, l’exploitation de nouvelles sources d’énergies et de nouvelles matières ne pousse pas les anciennes vers l’obsolescence, bien au contraire.”.
…
En acceptant l’invitation de Fressoz à prêter attention aux symbioses matérielles éventuelles, cette section propose que vous intéressiez à expliciter les interdépendances entre l’élément chimique étudié jusqu’à maintenant et d’autres éléments chimiques.
Références section 4.1:
… livre Sans transition – Une nouvelle histoire de l’énergie (2024),
. Jean-Baptiste Fressoz. Pour une histoire des symbioses énergétiques et matérielles. Annales des mines - Série Responsabilité et environnement, 2021, pp.7-11. ⟨hal-03101307⟩
4.2. Quels autres éléments chimiques co-évoluent avec celui étudié ?
Symbioses matérielles éventuelles :
🔹 i) autres éléments localisés dans les mêmes minerais (spécifier si ces autres éléments génèrent plutôt des déchets ou ont des filières d'exploitation à part entière
🔸 ii) autres éléments qui sont nécessaires aux usages les plus importants (autres "éléments matériels" peut s'entendre au sens chimiques "éléments chimiques" , mais aussi plus large : type d'infrastructure, ... )
Quels autres éléments chimiques co-évoluent avec cet élément chimique ?
Elements co-évoluant :
La symbiose minière
La dépendance entre les éléments s’explique par plusieurs mécanismes géochimiques ayant lieu dans les pegmatites LCT (lithium-césium-tantale). Certains éléments se concentrent conjointement au cours de l’évolution du magma. Le mécanisme à l'origine de cette co-évolution est la cristallisation fractionnée. En effet, lors de la solidification du magma, les minéraux majeurs cristallisent en premier, puis des éléments compatibles se joignent à la structure cristalline de ceux-ci. Cependant, les éléments tels que le lithium, celsium ou le tantale sont incompatibles avec ce phénomène et vont donc rester dans le magma résiduel au fil de la cristallisation. Ainsi, la concentration en lithium dans le magma évolue avec celles des éléments partageant le même comportement géochimique (1).
Dans les systèmes LCT, cette coévolution est particulièrement marquée. Cependant, le lithium évoluent également avec un ensemble plus large d’éléments incompatibles. On y retrouve le béryllium, le niobium, l’étain, le hafnium, le gallium et le rubidium. Ces éléments présentent des comportements similaires à celui du lithium(1).
Ainsi l’exploitation du lithium permet de valoriser d’autres produits. En effet, les gisements de pegmatites LCT représentent environ un tiers de la production mondiale de lithium, la quasi-totalité du tantale, et la totalité du césium. Les éléments, Li, Cs, Ta, Sn et Be forment donc le socle naturel des symbioses matérielles issues de pegmatites.
Par ailleurs, le rôle des éléments volatils est déterminant dans ce processus. La présence du fluor, du bore, du phosphore et d’eau dans les phases tardives du magma abaisse la température de fusion, augmente la mobilité des éléments et favorise la croissance de cristaux qui caractérisent les pegmatites. Ces éléments ne coévoluent pas seulement avec le lithium, ils permettent également de contrôler sa concentration. Ainsi, ils jouent un rôle indirect mais essentiel dans la dépendance géochimique entre les éléments(1).
La symbiose géothermique
La symbiose géothermique peut être représentée par le projet Vulcan Energy Resources. Ce dernier modèle illustre ce qu’on pourrait appeler une symbiose à flux croisés : un seul flux géologique (la saumure chaude) est décomposé en plusieurs flux industriels (chaleur, électricité, lithium) qui s’alimentent mutuellement. (2)
L’eau chaude est pompée à plusieurs kilomètres sous terre. Sa chaleur sert à produire de l’électricité et du chauffage, puis le lithium est extrait. En effet, la chaleur concentre le chlorure de lithium, l’électricité alimente l'électrolyse et la saumure appauvrie est réinjectée pour maintenir le réservoir, ce qui limite l’impact environnemental. (3)
C’est un modèle d’écologie industrielle souterraine, où le gisement lui-même joue le rôle d’infrastructure énergétique.
Symbioses industrielles :
Les coproduits directs de la transformation
Les procédés industriels de traitement du lithium génèrent des sous-produits récupérables : chlorure de potassium (KCl), sulfate de sodium (Na2SO4), chlorure de sodium (NaCl), sulfate de potassium (K2SO4), et acide borique (H3BO3).(4)
Les matériaux de batteries purifiés comprennent l’hydroxyde de lithium (LiOH), le carbonate de lithium (Li2CO4), le chlorure de lithium (LiCl), mais aussi le sulfate de nickel (NiSO4), le sulfate de cobalt (CoSO4) et le sulfate de manganèses (MnSO4).(4)
Les “compagnons de chaînes techniques”
Le lithium ne fonctionne jamais seul. En effet, il est le porteur d’ions, mais dépend d’autres éléments, ayant chacun un rôle précis. Certains permettent de stocker l'énergie dans les batteries lithium-ion. Elles sont composées d’une cathode formée d’un oxyde mixte de lithium, principalement LiCoO2 mais aussi LiMn2O4, LiNiO2, LiFePO4. L’anode de la pile est composée par le carbone graphite. Le lithium forme un alliage avec le graphite en s'intercalant dans les feuillets du graphite composé de carbone. Enfin, l’électrolyte est constitué de fluorophosphate de lithium (LiPF6).(6)
On retrouve le lithium dans d’autres chaînes techniques. Dans l’aéronautique, le lithium co-évalue l'aluminium. L’ajout de 1% de lithium dans l’aluminium permet de diminuer sa masse volumique de 3% et d’augmenter son module élastique de 6%.(5) Un airbus contient 13,4 tonnes d’alliages Al-Li, soit 5% de la masse de l’appareil. Dans la métallurgie, il interagit également avec l’aluminium via la cryolithe. L’ajout de carbonate ou de chlorure de lithium dans le bain de cryolithe forme du fluorure de lithium qui abaisse la température de fusion et limite les émissions de difluor.(5)
Ce que nous apprend les interdépendances
La co-criticité
Cartographier les symbioses du lithium, c’est cartographier ses points de rupture. Le lithium ne peut exister comme technologie sans ses compagnons. Or chacun d’entre eux est lui-même critique.
Entre 85 et 95% des matériaux utilisés dans la composition des batteries proviennent de Chine. Le véritable problème réside dans la concentration de l’industrie de traitement des minerais essentiels aux technologies vertes. Les longs délais de l’entrée en production de nouvelles mines, souvent entre 10 et 20 ans, s’écoulent entre l’exploration et l’exploitation commerciale, limitant les réponses face à la demande en explosion ou aux fortes perturbations des chaînes d’approvisionnement mondiale. (7)
Ainsi, les symbioses sont considérées comme rigides. En effet, on ne remplace pas facilement un compagnon de chaîne technique par un autre. Cela prend des années pour changer de chimie de batterie, passer du NMC (nickel, manganèse et cobalt) à LFP (lithium, fer et phosphore), et configurer toute la chaîne de valeur.
Cela révèle que la transition énergétique ne réduit pas les dépendances mais elle les déplace, du pétrole vers les métaux, en les rendant plus nombreuses et plus interdépendantes.
Une tentative de robustesse
Une réponse possible à cette fragilité est la désymbiose partielle, c'est-à-dire changer de compagnons de chaîne technique. En effet, alors qu’une batterie NMC utilise des matériaux onéreux et géopolitiquement sensibles, la technologie LFP utilise du fer et du phosphore, deux éléments abondants et peu coûteux. Néanmoins, la Chine maîtrise aujourd'hui l’ensemble de la chaîne de production, depuis l'extraction des matières premières jusqu’à l'assemblage final des cellules, ce qui lui confère un avantage concurrentiel face aux autres producteurs mondiaux.(8)
Les dimensions invisibles des symbioses
L’eau est la symbiose invisible par excellence puisqu’elle ne figure pas dans la liste de “compagnons de chaîne technique”, mais elle conditionne toute la transformation du lithium. Cette dernière n'apparaît dans aucune formule chimique de batterie et pourtant elle est consommée massivement à chaque étape. Dans le Salar de Atacama au Chili, les activités minières ont consommé 65% des ressources en eau de la région , avec un impact important sur les agriculteurs locaux, ou certaines communautés qui doivent déjà faire venir l’eau d’ailleurs.(9) D’autres impacts, comme l’exposition du salar à des produits chimiques sont à l'étude. En effet, ces derniers pourraient contaminer des cours d’eau utilisés par les humains et le bétail.
D’autre part, la symbiose Li-Co implique le travail humain dans des conditions extrêmes. En République Démocratique du Congo (RDC), on estime qu'environ 40 000 enfants doivent travailler dans des mines pour récupérer le cobalt, âgés de 3 à 17 ans, dans des conditions périlleuses et déplorables, descendant dans des puits profonds sans protection.(10) L’expansion de mines industrielles a ainsi entraîné l’expulsion forcée de populations entières et d’autres graves atteintes aux droits humains, notamment des agressions sexuelles, des incendies volontaires et des violences.(11) Les conséquences de la symbiose Li-Co, pourtant indispensable pour la production de batterie, restent totalement invisibles tant qu’on n’en fait pas la cartographie.
En RDC, l'expansion de mines industrielles de cobalt et de cuivre a entraîné l'expulsion forcée de populations entières et d'autres graves atteintes aux droits humains, notamment des agressions sexuelles, des incendies volontaires et des violences.
Références section 4.2:
[ART - AUT - AAAA] : .....
4.3 Synthèse "Interdépendances"
Synthèse
Le lithium n’existe jamais seul. Géologiquement, il co-évalue avec le césium, le tantale, le rubidium et l'étain dans les pegmatites LCT, rendu possible par des éléments volatils (F, B, P, eau).
Lors de sa transformation, ses partenaires naturels disparaissent et de nouveaux apparaissent : cobalt, nickel, manganèse, fer, phosphore dans les cathodes ; graphite dans l’anode et le fluor et phosphore dans l’électrolyte.
Ces symbioses techniques révèlent une fragilité systémique puisque 85 à 95% des matériaux de batteries sont raffinés en Chine. La transition énergétique ne réduit pas les dépendances, elle les déplace.
Cartographier ces symbioses rend enfin visible ce que l’objet technique dissimule : l’eau sacrifiée dans l’Atacama ou encore les enfants travaillant dans les mines. Derrière la légèreté d’une batterie se cache la lourdeur d’un système mondial d’extractions et de violences.
5. Au-delà des savoirs académiques, de la parole institutionnelle et d’autres voix hautes
5.1. Qu'est-ce qui fait autorité ?
Cette section ne requiert pas que vous y ajoutiez des élément s, juste que vous en preniez connaissance et que vous l’utilisiez pour remplir la section 5.2
Qu’est ce qui fait autorité ? La Science est-il un régime de vérité parmi d’autres? …
Quelle est la place des institutions dans la création de la légitimité d’une parole portée ? Certaines voix plutôt que autres (ex. prévision de Shell IFPEN, LPO, association du quartier, état, Green peace, post de réseau social, diocèse, installation artistique, pièce dans un musée) n’ont pas le même poids , ni méthodes ni fiabilité.
Le concept de “voix haute et voix basses” de cultural studies latin americains peut aussi être intéressant dans ce contexte
Références section 5.1:
“ Qu’est-ce qu’un régime de vérité?” Olivier Guerrier… https://journals.openedition.org/framespa/10067
María Grace Salamanca González “Esthétique du care pour l’Antropocène” Editions deux-cent-cinq (01/05/2023), EAN : 9782919380671, 119 pages
5.2. Imaginaires liés à l'élément chimique
ref littéraire, artistique et culture populaire liés à l'élément étudié
Imaginaires liés à l'élément chimique
Le lithium est un élément qui n’a pas qu’une seule facette ; il possède de multiples visages. Ses hétéronymes ont évolué au cours du temps en fonction de ses usages et des récits qui l’entourent. Historiquement, le lithium apparaît d’abord comme un simple minéral en 1790. C’est en 1817 qu’il est isolé et nommé lithium. Il s’incarne ensuite dans un rôle de soignant pour ses propriétés médicinales. Il a servi pour le traitement de la goutte, de la manie ou encore des troubles bipolaires et dépressifs. Son identité change dès 1940 lorqu’il entre dans le milieu industriel sous forme de graisse de lithium pour les moteurs d’avions, encore valable de nos jours. Durant la Guerre foide, il devient un acteur stratégique indispensable à la création d’armes nucléaires. Enfin, avec l’avènement des batteries rechargeables, le lithium change de statut. En 1980 et 1985, différentes percées permettent d’améliorer ces batteries et d’en faire celles qu’on connaît. Aujourd’hui, il n’est plus seulement un métal, mais le personnage central qui alimente les récits de transitions écologiques.
Références section 5.2 :
[WEB-LIT-2023] : https://lithium.org/a-brief-history-of-lithium/ - consulté le 07/04/26
5.3 Quoi d'autre ?
Références section 5.3:
[ART - AUT - AAAA] : .....