(2019-2021) THERMA’Li, valorisation des eaux géothermales par extraction des sels de Lithium

Contexte

La réduction des émissions de gaz à effet de serre, principalement le CO₂, nécessite un important développement des énergies renouvelables, ainsi qu’une forte croissance de l’e-mobilité grâce à l’augmentation du nombre de véhicules électriques. En raison des fluctuations quotidiennes du soleil, du vent et de l’usage de l’électricité, le stockage de l’énergie par des batteries Lithium-Ion est devenu un maillon-clé pour permettre le déploiement rapide de cette nouvelle économie au potentiel énorme.

Pour les fournisseurs industriels de Lithium, cette augmentation subite de la demande mondiale est une réelle opportunité, mais aussi un grand défi compte tenu de leurs moyens de production. En effet, l’extraction du Lithium issu de saumures continentales nécessite le plus souvent l’utilisation de grandes surfaces d’évaporation, engendrant des temps de production pouvant atteindre 18 mois, et des taux de récupération souvent limités à 50 % ou moins, en raison de la co-précipitation du Lithium avec le magnésium et des sulfates.

Le projet THERMA’Li est un projet issu du Groupement d’Intérêt Scientifique GEODENERGIES pour une durée de 30 mois. Adionics est le coordinateur du consortium qui comporte 4 autres partenaires, dont le BRGM.

Objectifs du projet

Le projet THERMA’Li vise à générer une valorisation améliorée des eaux géothermales en Alsace en permettant une augmentation du potentiel thermique disponible.

Il vise également à valoriser certains sels dissous dans ces eaux, et en particulier le Lithium présent en concentration de l’ordre de 60 à 360 mg/L, pour une moyenne de 155 mg/L, dans le triangle Soultz-Soufflenheim-Haguenau.

Pour cela, le projet s’attachera à combiner la technologie d’extraction sélective des sels de Lithium développée par Adionics à celle de la géothermie profonde, en adaptant le procédé d’extraction aux spécificités physico-chimiques des eaux géothermales (température, pression, salinité).

Rôle du BRGM

Le BRGM apporte un support scientifique au projet notamment sur la problématique liée à la présence de silice et autres minéraux d’intérêt dans les eaux géothermales, et à la qualité de la saumure avant réinjection. Le BRGM utilisera la modélisation géochimique afin d’une part d’interpréter les expériences de laboratoire menées par les autres partenaires du projet (ISTO), et d’autre part de prédire le comportement du fluide pendant le process et lors de sa réinjection dans le réservoir.

Le BRGM est responsable du lot 5 "Impact de la température et de la composition de l'eau après traitement sur son comportement dans le réservoir".

Résultats attendus/obtenus

La technologie proposée par Adionics permettra :

• une amélioration du modèle économique pour les opérateurs, via la valorisation des sels de Lithium et des autres espèces présentes dans l’eau (silice ou autres) ;
• l’optimisation du processus de production d’énergie par voie géothermique par le biais d’un abaissement de la température d’injection de l’eau géothermale. Cet abaissement de température augmente la différence de température entre l’eau prélevée et l’eau réinjectée et permet ainsi d’augmenter la valorisation énergétique des sites ;
• une amélioration de la sécurisation de l’exploitation en évitant la précipitation des sels entartrant dans les puits d’exploitation, par l’introduction d’une boucle Flionex indépendante dédiée à la complexation des sels de cations divalents à chaud.

Partenaires du projet

• ADIONICS (coordinateur)
• BRGM
• ISTO
• Fonroche
• ESG

Pour aller plus loin

• Site web Géodénergies, porteur du projet