Comment les eaux usées des grandes sociétés pétrolières pourraient alimenter la révolution des véhicules électriques

Depuis le début du forage pétrolier et gazier il y a près de 150 ans, les eaux usées salées qu’il produit constituent une nuisance pour les exploitants.

Aujourd’hui, la révolution des véhicules électriques pourrait transformer les milliards de barils de saumure produits par l’industrie en dollars. Les sociétés pétrolières et gazières envisagent leur propre sous-produit – ainsi que la saumure naturelle trouvée en profondeur – comme source de lithium, un métal très recherché nécessaire à la fabrication des batteries de véhicules électriques.

Les dirigeants et experts du secteur affirment que les entreprises sont sur le point de commercialiser des technologies permettant d’extraire le lithium des saumures des puits de production, créant ainsi une nouvelle source de revenus dans une transition énergétique qui menace les résultats financiers de l’industrie pétrolière.

Cette année, les PDG d’Exxon Mobil Corp., Chevron Corp. et Occidental Petroleum Corp. ont déclaré que leurs sociétés travaillaient sur des projets pilotes pour extraire le lithium des saumures. Une filiale d’Occidental Petroleum, par exemple, a développé une technique pour éliminer le lithium des saumures des nouveaux puits, des champs de pétrole et de gaz, de la production d’énergie géothermique et des opérations chimiques. Et en juillet, Darren Woods, PDG d’Exxon Mobil, a déclaré aux investisseurs que la société envisageait l’extraction du lithium « depuis un certain temps ».

« La question est la suivante : est-ce qu’ils éliminent littéralement une chaîne de valeur ? » a déclaré Brent Wilson, fondateur et PDG de Galvanic Energy LLC, une société d’exploration et de conseil qui a vendu à Exxon 120 000 acres en Arkansas pour la production de lithium.

« Nous faisons pression pour cela depuis une décennie et personne ne nous écoute », a-t-il déclaré. «Maintenant, nous avons suscité beaucoup d’intérêt de la part des majors. … L’industrie se réveille enfin.

La demande de lithium – ainsi que d’autres minéraux essentiels comme le nickel, le cobalt et le graphite – monte en flèche à mesure que les constructeurs automobiles du monde entier augmentent leur production de véhicules électriques. Les entreprises extraient généralement des roches dures et de l’argile pour obtenir du lithium ou accèdent au métal blanc argenté par évaporation à l’aide d’étangs massifs.

Mais les sociétés pétrolières et gazières se tournent vers une suite émergente de méthodes appelées « extraction directe du lithium ».

Le terme fait référence aux technologies qui éliminent directement le lithium de la saumure des salines et des plans d’eau comme la mer de Salton en Californie – ou des eaux usées des forages pétroliers et gaziers. En 2021, des chercheurs de l’Université du Texas à Austin ont découvert qu’une seule semaine d’eau provenant de la fracturation hydraulique dans les schistes d’Eagle Ford au Texas pourrait produire suffisamment de lithium pour alimenter 300 batteries de véhicules électriques.

Une région de l’Arkansas qui abrite une formation géologique connue sous le nom de Smackover est également devenue une plaque tournante potentielle du lithium. Pendant des décennies, les entreprises ont exploité cette formation – riche en saumure d’eau salée contenant du lithium – pour produire du pétrole et du gaz, ainsi que du brome utilisé dans l’agriculture, l’assainissement et les produits ignifuges.

Aujourd’hui, Exxon envisage de construire dans la région l’une des plus grandes usines de traitement de lithium au monde.

Les sociétés déjà actives dans la formation Smackover sont parfaitement conscientes de l’intérêt croissant des Big Oil. La société canadienne Standard Lithium Ltd., qui exploite une usine de démonstration dans la région de l’Arkansas depuis trois ans, espère commencer à produire de l’hydroxyde de lithium monohydraté de qualité batterie dès 2027.

« L’attention que ce secteur suscite est une validation de ce que nous faisons », a déclaré Robert Mintak, PDG de Standard Lithium. « C’est un choix évident pour le secteur de l’énergie car c’est dans leur cour. »

Mais certains affirment que la réorientation du secteur pétrolier et gazier vers les minéraux essentiels nécessite davantage de surveillance et d’examen.

La saumure peut contenir des produits chimiques de forage, ainsi que des minéraux et des matières radioactives récupérés de la formation souterraine, a déclaré Aaron Mintzes, conseiller politique principal du groupe de conservation Earthworks. Mais il est exempté de la loi fédérale qui régit les déchets les plus dangereux, connue sous le nom de Resource Conservation and Recovery Act.

« C’est un exemple de la façon dont le secteur pétrolier et gazier tente de prolonger la durée de vie d’un modèle commercial qui touche à sa fin », a déclaré Mintzes. « Ils le font grâce à diverses techniques de gestion du carbone : séquestration du carbone, utilisation de l’hydrogène et maintenant aussi du lithium. Il leur suffit de parcourir un, vous savez, un ou deux éléments du tableau périodique.

Atténuer une crise de l’approvisionnement

À l’échelle mondiale, la demande de lithium pourrait être multipliée par plus de 40 d’ici 2040 dans un scénario dans lequel le réchauffement climatique se stabilise en dessous de 2 degrés Celsius, selon l’Agence internationale de l’énergie.

L’Australie, le Chili, l’Argentine et la Chine dominent actuellement la production internationale de lithium, selon l’US Geological Survey. Et la Chine traite jusqu’à 70 % du lithium mondial, une emprise que l’administration Biden a cherché à alléger grâce à des incitations à la production nationale dans le cadre de la loi sur la réduction de l’inflation. Dans les années à venir, la production américaine devrait augmenter grâce à des projets miniers traditionnels comme la mine Thacker Pass au Nevada, actuellement en construction.

Mais l’offre nationale et mondiale devra augmenter encore davantage pour répondre à la demande. Selon la société britannique de données minières Benchmark Mineral Intelligence, le secteur du lithium devra investir 116 milliards de dollars d’ici 2030 pour que les constructeurs automobiles du monde entier atteignent leurs objectifs de pénétration des véhicules électriques et que les pays mettent en œuvre leurs politiques de décarbonation.

L’AIE a souligné la nécessité de nouvelles technologies telles que l’extraction directe du lithium pour atténuer la crise de l’approvisionnement et débloquer de nouveaux approvisionnements.

Certaines des plus grandes sociétés pétrolières et gazières américaines ont indiqué qu’elles étaient impatientes de saisir cette opportunité.

Occidental Petroleum, par l’intermédiaire de sa filiale en propriété exclusive TerraLithium, a déjà développé une technique d’extraction directe du lithium pour les eaux usées saumurées. Et le PDG de Chevron, Mike Wirth, a déclaré à Bloomberg dans une interview que son entreprise envisageait également de se lancer dans le lithium, mais n’a pas révélé de projets spécifiques.

Invité à donner des détails, Chevron a déclaré dans une déclaration à E&E News qu’elle évaluait régulièrement les technologies qui peuvent aider l’entreprise à « fonctionner plus efficacement, à réduire l’intensité carbone et à lancer de nouvelles activités viables ».

Lors d’une conférence téléphonique sur les résultats en juillet, Woods, le PDG d’Exxon, a déclaré aux investisseurs que la société envisageait l’extraction du lithium « depuis un certain temps » mais qu’elle était encore « en avance dans l’évaluation de l’opportunité ».

« Mais nous pensons qu’en appliquant, encore une fois, nos avantages dans ce domaine, nous pouvons obtenir une ressource indispensable – le lithium – qui devrait manquer », a-t-il déclaré.

Exxon n’a pas répondu aux multiples demandes de commentaires. Mais en juillet, le le journal Wall Street a rapporté que la société envisage de construire une usine de traitement du lithium près de Magnolia, Ark., avec la capacité de produire jusqu’à 100 000 tonnes de lithium par an. En juin, Reuters a rapporté qu’Exxon avait acheté Saltwerx LLC, désormais une filiale, et avait accepté de développer plus de 6 100 acres riches en lithium dans la formation de Smackover.

Saltwerx n’a pas immédiatement répondu à une demande de commentaire.

Une nouvelle industrie

La concentration de lithium dans la saumure varie géographiquement. L’Amérique du Sud possède des plans d’eau avec certaines des concentrations de lithium les plus élevées de la planète, par exemple, à environ 1 300 parties par million, selon Brent Elliot, chercheur et géologue économique au Bureau de géologie économique de l’UT Austin.

La concentration moyenne de lithium dans la formation de Smackover en Arkansas et au Texas oscille entre 200 et 500 parties par million, certaines zones riches étant plus proches de 800 parties par million. C’est encore moins dans le bassin permien riche en pétrole, avec des concentrations aussi faibles que 40 parties par million.

Des concentrations aussi faibles rendent presque impossible l’extraction du lithium par évaporation de la saumure dans des étangs massifs – comme c’est le cas en Amérique du Sud. La météo est également un facteur ; les régions américaines reçoivent généralement plus de pluie que celles d’Amérique du Sud.

Au lieu de cela, les entreprises américaines devront s’appuyer sur des technologies pour extraire le lithium de la saumure.

Standard Lithium, par exemple, teste deux méthodes. Le premier utilise les changements de pH pour séparer le lithium, tandis que le second utilise une résine spéciale qui se lie aux molécules de lithium lorsque la saumure passe dessus.

La clé pour la jeune industrie américaine, a déclaré Elliott, sera d’égaler les prix du lithium des pays étrangers. Cela peut être difficile, étant donné le coût supplémentaire lié à l’utilisation de technologies d’extraction plutôt que de simple évaporation.

Cameron Perks, analyste chez Benchmark, a déclaré qu’il était possible d’extraire le lithium des saumures provenant de diverses sources, telles que les champs de pétrole, les cheminées géothermiques et même l’eau de mer, même si les concentrations de métal sont faibles. La grande question, dit-il, est de savoir si cela a un sens économique.

« Il y a beaucoup d’allégations d’extraction à faible coût à partir de saumures de faible qualité, mais notre modélisation indépendante suggère que des coûts plus élevés sont à prévoir », a déclaré Perks dans un e-mail. « C’est certainement viable, mais la question suivante est : existe-t-il un endroit moins cher et moins impactant pour faire cela ? Quelle quantité d’eau douce et d’électricité seront réellement nécessaires, etc.

Mais les sociétés pétrolières et gazières américaines ont au moins un avantage majeur, a déclaré Elliott.

« Du côté du pétrole et du gaz, ils en produisaient déjà. Cette eau sort déjà du sol », a-t-il déclaré. « Le processus et l’infrastructure sont déjà là pour acheminer cette eau quelque part. »

En comparaison, il est beaucoup plus difficile de développer cette infrastructure dans les régions reculées du Chili et de la Chine qui produisent actuellement du lithium.

Les entreprises américaines pourraient également trouver le coup de pouce dont elles ont besoin grâce à l’Inflation Reduction Act, qui encourage les constructeurs automobiles à utiliser du lithium d’origine nationale ou provenant de pays ayant conclu des accords de libre-échange avec les États-Unis.

« Il y a la mer de Salton en Californie, avec certaines de ces concentrations plus élevées qui constituent des ressources potentielles pour l’extraction, où beaucoup d’argent est investi à la fois par le gouvernement fédéral et par l’industrie privée », a déclaré Elliott.

‘Premiers jours’

Ce n’est pas la première fois que le secteur pétrolier et gazier cherche à se renommer ou à se lancer dans différentes sources d’énergie.

Durant la crise pétrolière des années 1970 et 1980, un certain nombre de sociétés pétrolières et gazières multinationales ont envisagé d’autres moyens de produire de l’énergie – notamment le charbon, le solaire et l’éolien – et se sont de plus en plus surnommées « sociétés énergétiques ».

« L’idée selon laquelle les compagnies pétrolières se lanceraient dans un autre secteur énergétique n’est pas nouvelle, c’est une idée ancienne, et elle s’est produite en temps de crise », a déclaré Kevin Book, directeur général de la société de recherche ClearView Energy Partners LLC.

Les sociétés pétrolières et gazières exploitent leurs compétences de base qui chevauchent des activités telles que l’exploitation minière, ainsi que le captage, la séquestration et le raffinage du carbone, a déclaré Book.

Erik Belz, qui dirige les activités de capital privé de la société d’investissement Engine No.1, est du même avis. Si les entreprises parviennent à commercialiser la technologie d’extraction directe du lithium, a-t-il déclaré, cela pourrait changer les perspectives d’approvisionnement – ​​un peu comme la révolution du schiste pour le pétrole et le gaz.

« Ce n’est que le début. Il faut prouver que cela peut être réalisé à grande échelle, et je pense que si c’est possible, vous disposez d’une offre significativement différente », a déclaré Belz.

Engine No. 1 est un investisseur activiste qui a forcé un remaniement du conseil d’administration d’Exxon pour accélérer le passage à l’énergie propre. La société basée à San Francisco a récemment rejoint Manara Minerals Investment Co., une société soutenue par le gouvernement saoudien, pour signer un accord de 3,4 milliards de dollars portant sur une participation dans la société minière brésilienne Vale Base Metals. Cette décision marque le tournant du Royaume du Golfe vers une volonté de contrôler les minéraux jugés essentiels à la transition énergétique.

Un autre intérêt accru du secteur pétrolier et gazier est la ruée d’incitations dans le cadre des 360 milliards de dollars de la loi sur la réduction de l’inflation en faveur des énergies propres et des incitations climatiques. Par exemple, Mintak de Standard Lithium a déclaré que l’usine pilote d’extraction directe du lithium de son entreprise en Arkansas pourrait être éligible à deux types de crédits d’impôt en vertu de la loi sur le climat.

« Ils s’emparent de tout l’argent qu’ils peuvent », a déclaré Ian Lange, directeur du programme d’économie des minéraux et de l’énergie à la Colorado School of Mines.

Les groupes environnementaux de tout le pays demandent un examen plus approfondi de la manière dont les projets d’extraction directe du lithium pourraient affecter la qualité et la quantité de l’eau en période de sécheresse.

Jared Naimark, organisateur de Earthworks, a déclaré qu’il n’était pas opposé à l’extraction directe du lithium. Mais il a mis en garde contre les tentatives visant à qualifier cette pratique de « plus verte » que les autres formes d’extraction.

L’extraction directe du lithium pourrait finir par utiliser moins d’eau que les bassins d’évaporation, a-t-il déclaré, « mais dans le contexte de la mer de Salton, où chaque goutte compte, si l’eau est détournée de la mer pour l’extraction du lithium,… c’est quelque chose qui doit être soigneusement étudié. regardé. »