Le lithium à l'horizon 2030: une chaà®ne d'approvisionnement sous haute tension

B. Présentation des politiques des acteurs majeurs, Europe, Etats-Unis,

Chine, en matière de transition écologique sur la mobilité.

La politique de l'Union Européenne en matière de transition écologique est marquée par de très fortes ambitions en matière de réduction de GES ( Gaz à effet de serre). Cette ambition se matérialise par un ensemble de mesures politiques, regroupées dans le Pacte Vert pour l'Europe, qui tend à rendre l'UE neutre en carbone d'ici 2050. Pour atteindre cet objectif, l'UE s'efforce de réduire de 90 % les émissions de gaz à effet de serre provenant des transports avant le milieu du siècle. Concrètement, cela signifie encourager une transition massive vers des véhicules à zéro émission. L'objectif que l'Union Européenne a défini dans le cadre de sa stratégie de «mobilité durable et intelligente» est d'atteindre au moins 30 millions de véhicules à zéro émission d'ici 2030.⁴

⁴Communication de la Commission au Parlement européen, au Conseil, au Comité économique et social européen et au Comité des régions sur une stratégie européenne en faveur d'une mobilité durable et intelligente - Décembre 2020

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Pour appuyer sa politique de transition écologique, le parlement Européen a voté l'Ajustement à l'objectif 55. Il s'agit là d'inscrire la réduction des émissions de GES de 55 % d'ici 2030 comme une obligation légale imposée aux États membres. Cette politique a un impact fort et se traduit dans le transport par de nouvelles réglementations sur les émissions des véhicules. En Juin 2019, le Conseil Européen a défini des limites sur les émissions produites par les voitures et camionnettes neuves. Cette limitation a été revue à la hausse en Juin 2022, la flotte moyenne de nouvelles voitures devra alors émettre 55% de CO2 de moins qu'en 2021 et la flotte moyenne de nouvelles camionnettes 50% de moins⁵, avec un objectif simple, diminution de 100 % des émissions de CO2 à l'horizon 2035 pour les voitures et camionnettes.

En réponse aux besoins grandissant des véhicules électriques en station de recharge, l'Union Européenne souhaite se doter d'un million de points de recharge publics pour véhicules électriques d'ici 2025, avec l'objectif d'atteindre trois millions de bornes d'ici 2030⁶. Enfin, pour encourager le changement vers les véhicules électriques, de nombreux pays de l'Union Européenne proposent des aides financières aux consommateurs, comme en France, où les acheteurs de véhicules électriques peuvent bénéficier d'un bonus écologique allant jusqu'à 6 000 euros.⁷

Aux États-Unis, le gouvernement Biden remet la transition écologique au centre du débat politique, notamment la question de la mobilité durable. L'administration Biden, dans le cadre de sa stratégie de déploiement des énergies propres, annonce vouloir investir 2 Milliards de dollars sur quatre ans à travers le Green Climate Fund⁸ pour promouvoir une énergie plus propre. Ce gouvernement porte une attention toute particulière aux nouvelles mobilités et essaye de faire face à la vague des acteurs chinois.

Pour se faire, l'administration Biden annonce, à travers son "American Jobs Plan", vouloir investir 174 milliards de dollars pour gagner la course du marché des véhicules électriques face aux concurrents internationaux. Ces financements importants ont aussi pour but de préparer le territoire national et la population à l'introduction d'un nouveau type de mobilité. Ce budget comprend l'installation d'un important réseau national de stations de recharge, avec l'objectif d'atteindre 500 000 bornes pour les véhicules électriques d'ici

⁵«Ajustement à l'objectif 55»: soutien du PE à l'objectif de zéro émission pour les voitures et les camionnettes en 2035 - Actualité Parlement Européen - Juin 2022

⁶Communication de la Commission au Parlement européen, au Conseil, au Comité économique et social européen et au Comité des régions sur une stratégie européenne en faveur d'une mobilité durable et intelligente - Décembre 2020 - Article 22.

⁷ Prime à la conversion - Ministère de la transition écologique - Janvier 2023

⁸Major Economies Forum on Energy and Climate - The White House - Avril 2023

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2030⁹. Le gouvernement propose aussi aux consommateurs américains des exonérations d'impôts allant de 4000 $ à 7500 $, si toutefois la voiture électrique a été manufacturée aux Etats-Unis¹⁰.

L'administration Biden souhaite donner l'exemple et prévoit de moderniser ses flottes de véhicules en électrique, 50 000 bus à essence seront alors remplacés par des nouveaux bus zéro émission d'ici 2030. Le gouvernement fédéral envisage par ailleurs de remplacer la totalité de son parc automobile de 600 000 véhicules par des nouveaux modèles de EVs produites obligatoirement sur le territoire américain.

Les Etats-Unis restent très conservateurs sur leur marché de l'électrique pour éviter toute dépendance au géant chinois. En effet, la Chine a été très proactive en matière de transition écologique et a investi massivement dans le secteur de la mobilité, en particulier pour les voitures individuelles. La Chine s'est engagée avant la COP 26 à atteindre la neutralité carbone d'ici 2060, estimant que son pic d'émissions de dioxyde de carbone devrait être observé avant 2030¹¹. Dès 2020, le gouvernement chinois dévoile ce qu'elle appelle sa «New Energy Vehicle Industrial Development Plan» qui décrit sa stratégie de 2021 à 2035 sur le déploiement des voitures électriques. Il s'agit d'un effort national pour diminuer la dépendance aux énergies fossiles mais aussi réduire la pollution de l'air qui est un réel fléau pour les villes chinoises. Le gouvernement chinois y voit une réelle opportunité de créer une industrie de classe mondiale et annonce avoir déjà déployé 4,92 millions de voitures électriques en 2020. Ces chiffres correspondent aux NEV ( New Energy Vehicles), incluant les véhicules électriques à batterie ainsi que les véhicules hybrides rechargeables et les véhicules à pile à combustible¹².

Les objectifs pour les années 2021 à 2035 sont clairement définis par l'administration : Les NEV doivent atteindre 20 % des ventes de véhicules neufs d'ici 2025. Cela représentera plus de 5 millions de véhicules électriques vendues chaque année en Chine. Bien sûr, le gouvernement chinois espère atteindre une majorité de NEV. Pour se faire, à l'image du gouvernement américain, souhaite rénover l'entièreté de sa flotte automobile en voiture électrique d'ici 2035. Depuis 2021, 80 % des nouveaux véhicules ajoutés à la flotte publique sont électriques¹³. Pour soutenir l'usage des NEV, la Chine, plus que tout autre pays, a investi massivement dans les infrastructures de borne de recharge. En 2023, le

⁹ The American Jobs Plan - The White House - Mars 2021 ¹⁰The White House - Website Cleanenergy

¹¹Neutralité carbone de la Chine en 2060: un changement éventuel de la donne pour le climat - Union Européenne - Octobre 2020

¹²China's New Energy Vehicle Industrial Development Plan - China Gouvernment - June 2021 ¹³ China's New Energy Vehicle Industrial Development Plan - China Government - June 2021

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gouvernement a prévu de construire 60 000 nouvelles stations de recharge publiques, passant leur nombre de stations de recharge à 171 000 à travers le pays. En 2022, c'est plus de 5,21 millions de bornes de recharges comptabilisées, public et privé, à travers tout le territoire.¹⁴

Le gouvernement chinois, pour soutenir cette transition, propose de nombreuses mesures incitatives. Tout d'abord, de nombreuses subventions pour l'achat de NEV sont mises en place pour encourager l'industrie automobile nationale à innover pour attirer les nouveaux clients. En 2019, l'achat d'une voiture électrique pouvait être subventionné à hauteur de 67 500 Yuans ( 8 566 € environ ). Cette aide a été revue à la baisse pour atteindre 30 000 Yuans ( 3 807 € environ ), et sera valable jusqu'en 2025. Une nouvelle baisse sera alors prévu à partir de 2026 jusqu'à fin 2027 pour atteindre 15 000 Yuans ( 1 900 € environ). Malgré la diminution des aides, la Chine reste encore le plus gros marché mondial des NEVs, responsable de 60 % des ventes de voitures électriques en 2022.¹⁵

En parallèle des subventions et des investissements en infrastructure, le gouvernement chinois a mis en place un système de crédit, obligeant les constructeurs automobiles à dédier un certain pourcentage de leurs productions aux voitures électriques. Ce système, salué à l'échelle internationale, oblige les fabricants à innover et à réhabiliter leurs usines pour s'adapter à la demande grandissante et bientôt omniprésente des voitures électriques. Ce barème, établi en 2019, est progressif jusqu'en 2023.¹⁶

L'augmentation importante de la demande de véhicules EVs, supporté par les politiques ambitieuses qui font de la voiture électrique une pierre angulaire de leurs stratégies de transition écologique, met au défi l'ensemble des chaînes d'approvisionnement du secteur automobile. Des chaînes de production, aux services achats en passant par la recherche et développement, de nombreuses questions se posent quant à la soutenabilité de notre système face aux nouvelles exigences qu'induisent les stratégies mises en place par les différents gouvernements pour faire face aux enjeux climatiques. Avant même de penser aux défis logistiques et à la restructuration des lignes de production, je me suis intéressé aux matières premières requises pour répondre à une telle demande.

¹⁴Electrifying the Road Ahead: Unlocking China's EV Charger Industry Potential - China Debriefing - June 2023

¹⁵China Extends NEV Tax Reduction and Exemption Policy to 2027 - China Debriefing - June 2023 ¹⁶ China: Light-Duty: NEV - Transport policy

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C. Introduction au sujet du mémoire et présentation des questions de recherche

Dans son rapport MOB 40 datant de 2021, soutenu par l'ACME, WWF indiquait déjà que « les projections d'acquisition de véhicules électriques et hybrides rechargeables devraient atteindre plus de la moitié des véhicules acquis lors des 3 prochaines années»¹⁷. Au niveau mondial, le rapport annuel de l'industriel Allkem, un des grands acteurs du raffinage de Lithium¹⁸, a estimé que 8.5 millions de voitures électriques ont été vendues à travers le monde en 2022. Cela correspond à une augmentation de 71% des ventes en comparaison de l'année précédente. Parmi ces 8.5 millions d'unités, 4.7 millions ont été vendues seulement sur le territoire Chinois, en pleine transition vers une mobilité moins polluante. Cette tendance observée induit une restructuration massive des chaînes de production et d'approvisionnement. En effet, bien que moins émettrices de gaz à effet de serre, les véhicules électriques ou hybrides sont de toute autre facture et bien plus demandeurs en ressource que leur homologue thermique.

Figure 1 : Minerals used in electric cars compared to conventional cars - Agence Internationale de l'Energie - Mai 2021

¹⁷BAROMÈTRE WWF FRANCE MOB40 - WWF - 1ÈRE ÉDITION 2021

¹⁸ Annual Report - Allkem - 2022 p.29

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C'est près de 7 fois plus de minerais requis entre une voiture thermique et une voiture électrique, un poids conséquent sur les chaînes d'approvisionnement en matière première. La raison d'une telle différence se cache dans la confection de la batterie entre ces deux types de véhicules. En effet, là où une batterie pèse entre 10 et 30 kg pour une voiture thermique, elle pèse en moyenne entre 250 et 300 kg pour une voiture électrique. Elle concentre à elle seule la grande majorité des minerais que contient un véhicule électrique.

Mais qu'est ce qu'une batterie? Elle consiste d'abord en l'assemblage d'une Anode, faite principalement de Graphite, et d'une Cathode. Cette dernière partie nécessite une importante quantité de minerais bruts. Les batteries dites au Lithium sont les plus communes sur le marché de la voiture électrique mais ces dernières font référence à plusieurs technologies de batteries, dont l'assemblage de minerais et la composition diffèrent les unes des autres. Les combinaisons de Lithium avec du Cobalt, de la Manganèse, du Phosphate ou encore du fer sont les plus communes. Les principales batteries actuellement sur le marché sont les LFP ( Lithium fer Phosphate) , NCA ( Lithium Nickel Cobalt Aluminium ) et les NMC ( Lithium Nickel, Manganese, Cobalt). Bien que les concentrations de Lithium dans ces batteries varient 10 % à 13 %, il est estimé que la demande en Lithium augmentera de 590 % entre 2021 et 2040. Il est alors exercé une forte tension sur ce minerai, dûe à la demande croissante mais aussi aux limites des unités d'extraction et aux enjeux géopolitiques qui les entourent. Devenu un élément d'importance capitale pour la bonne conduite des stratégies gouvernementales, le Lithium fait maintenant des minerais stratégiques dont l'approvisionnement doit être observé avec attention et sécurisé. J'ai ainsi porté au centre de mon mémoire les enjeux de ce minerai dans cette course à une société zéro émission, avec une question précise:

Dans ce contexte de forte tension sur les matières premières, dû à l'application de politiques ambitieuses pour soutenir la transition écologique, nous pouvons nous demander quels sont les risques de ruptures d'approvisionnement sur le Lithium dans la décennie à venir et comment les prévenir?

Pour répondre à cette question, nous verrons tout d'abord l'état actuel du secteur minier, comprenant la définition des minerais critiques, les usages du lithium, les tendances d'extractions actuelles et passées, les prévisions de demande et nous consoliderons ces données pour analyser les potentialités de rupture. Par la suite, nous porterons notre attention sur les différentes stratégies que peuvent entreprendre le secteur minier pour

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sécuriser la chaîne d'approvisionnement, tel que l'augmentation de la production, la substitution ou l'optimisation de l'usage des minerais, ainsi que le développement d'une secondary supply via le développement du recyclage. Nous nous intéresserons pour finir aux impacts des facteurs de risque sur les chaînes d'approvisionnement. Cela comprend les facteurs géopolitiques, économiques et financiers, mais aussi les facteurs technologiques ainsi que les facteurs politiques et sociaux. Nous conclurons par la mise en perspective les résultats des différentes recherches avec les enjeux de la transition écologique cités en introduction.

II. Etats de l'Art :

A. Définition des minerais critiques et de leur usage Qu'est ce qu'un minerai critique ?

Nous mélangeons, souvent à tort, les notions de minerai critique, minerai stratégique, minerai rare ou encore terre rare. Bien que des métaux peuvent se trouver dans plusieurs de ces catégories, des subtilités subsistent dans les définitions de chacun. Le site gouvernemental Mineralinfo¹⁹ réfère aux minerais comme étant :

- Des minerais rares si leur concentration dans la croûte terrestre est faible ou si leurs usages dans l'industrie grand public est peu ou pas significatif.

- Des minerais stratégique si leur usage est indispensable pour l'essor d'une économie, ou d'un secteur particulier. Le fer, matière première essentielle pour la confection de l'acier, est en outre un minerai stratégique important dans la métallurgie. Cependant, il n'en est pas moins un métal très courant, représentant 5 % de la composition de la croûte terrestre²⁰.

- Des terres rares si ces minerais appartiennent à la liste des lanthanides, groupe d'éléments chimiques du tableau périodique des éléments. Bien qu'appelé «Terres Rares», ces éléments sont parfois plus présents que d'autres métaux dans la croûte terrestre ( en comparaison de l'argent qui ne représente que 0,0000075% de la croûte terrestre ). Ces métaux sont appelés «terres rares» car ils se trouvent rarement

¹⁹ https://www.mineralinfo.fr/fr/securite-des-approvisionnements-pour-leconomie/substances-critiques-strategiques

20 Composition of Earth, from W.F. McDonough & S.-s. Sun

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en concentration nécessaire dans la nature pour permettre une exploitation économiquement rentable.

- Des minerais critiques si leur usage est peu substituable, dû à leur propriété unique. Ces minerais sont sujet à des risques de rupture d'approvisionnement pouvant entraîner des impacts négatifs importants sur des secteurs industriels ou l'économie.

Ainsi, il est très courant que des minerais critiques soient aussi étiquetés comme minerais stratégiques pour des secteurs industriels comme pour des Etats, qui se doivent de surveiller et de sécuriser au mieux leurs chaînes d'approvisionnement. Pour se faire, ces entités catégorisent les métaux suivant leur niveau de criticité. La criticité d'un métal est souvent évaluée à l'aide de matrices de criticités théoriques. Les minerais sont alors étudiés et positionnés sur la matrice au travers de deux axes:

- Le risque d'approvisionnement, associé d'une part aux ressources naturelles présentes et exploitables du minerais, mais aussi aux risques annexes pouvant impacter la chaîne d'approvisionnement, tel que la situation géopolitique entre acteurs du marché, la situation politique des pays producteurs ou un accroissement subite de la demande.

- L'importance économique, associée à l'usage de la matière dans les différentes activités économiques et à la valeur ajoutée de ces activités en comparaison du produit intérieur d'un État, d'une Union Politique comme l'Europe, ou du monde.

Depuis 2011, la Commission européenne a commandité quatre études dont le but est la définition d'une liste de minerais bruts critiques pour l'UE. La dernière étude, en date de 2020²¹, identifie 30 éléments comme étant des minerais critiques. Parmi ces métaux, on retrouve plusieurs matières premières présentes dans nos batteries ou nos composants électroniques, tels que le Lithium, le Cobalt, le Graphite, le Phosphate ou encore le Gallium. Il est important de souligner que cette liste est encline à évoluer au cours des prochaines années, comme cela a été le cas depuis 2011. En effet, la première étude de la Commission Européenne ne comprenait qu'une liste de 14 minerais critiques sur un total de 41 éléments candidats. Nous pouvions alors constater que le Lithium ne représentait pas un minerais critique. L'agrandissement de la liste des minerais sous tension s'explique par l'accélération des politiques Européennes en matière de transition écologique, retranscrit dans le communiqué Green Deal²² 2019. L'Union Européenne y reconnaît l'importance de stabiliser au maximum ses chaînes d'approvisionnement et usera de son affluence pour construire

²¹ Study on the EU's list of Critical Raw Materials - European Commission - 2020 p.7

22 The European Green Deal, COM 2019

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des alliances solides et diversifier ses sources d'approvisionnement. En effet, dans son communiqué portant sur sa nouvelle stratégie industrielle²³, la Commission européenne projette une multiplication par 2 de la demande en minerais bruts. La réévaluation des minerais critiques est ainsi primordiale pour l'Union Européenne qui veut sécuriser le déploiement de ses nouvelles technologies ou stratégies dans les secteurs clés tels que l'énergie verte, le digital, la mobilité durable et atteindre une neutralité carbone d'ici 2050. Parmi la liste des 30 métaux sous tensions, nous nous intéresserons tout particulièrement au Lithium, qui s'est vu catégorisé pour la première fois comme minerai critique.

Les usages du lithium

Présent dans de nombreuses technologies de cathode de véhicule électrique, le Lithium est d'une grande importance dans le déploiement des stratégies de mobilité low-carbon ( faible en émission de gaz à effet de serre ). La cathode, avec l'anode, forment les deux électrodes d'une batterie. L'anode, principalement composée de Graphite pour les véhicules électriques²⁴, correspond au pôle négatif d'une pile. Lors de la charge d'une batterie, une différence de potentiel s'accumule entre l'anode, qui se charge en ions de Lithium, et la cathode. L'usage de la batterie déclenche une réaction d'oxydation, qui détache un l'électron de l'atome du lithium. Cet électron, entraîné par la différence de potentiel, se déplace de l'anode vers la cathode par un circuit externe ( l'appareil usant de la batterie ), ce qui génère alors un courant électrique²⁵. Les Ions de lithium, attirés par la charge négative des électrons, traversent l'électrolyte entre le pôle négatif et le pôle positif, matérialisant la décharge de la batterie. La cathode, recevant un nombre important d'électrons chargés négativement, doit être composée de matériaux aux propriétés magnétiques et résistant aux fortes températures, pour éviter toute surchauffe.

Pour répondre à de telles exigences, plusieurs compositions de cathode existent. Les plus communes sur le marché²⁶ sont les NMC ( Lithium, Nickel, Manganese, Cobalt), qui représentent 80 % des batteries utilisées dans les voitures électriques, aux côtés des LFP ( Lithium, Iron, Phosphate ), plus de 17 % des batteries en usage, et NCA ( Lithium Nickel Cobalt Aluminium ), moins de 3 %. Utilisées aussi bien pour les B-PEV ( Battery for electric passenger vehicles), les B-EB ( battery for electric buses) ou les B-ESS (battery for energy storage systems), elles forment ensemble ce qu'on appelle communément les

23A New Industrial Strategy for Europe, COM 2020

24 Global Value Chains : Graphite in Lithium-Ion batteries for Electric Vehicles 2022

25 Batterie Li-Ion Germain VALLVERDU Historique Rappels Batterie Li-ion 1 / 18 Principe de fonctionnement des batteries au lithium

²⁶ Lithium, Cobalt and Nickel: The Gold Rush of the 21st Century

«batteries au lithium». Aussi utilisés dans les batteries LMO ( Lithium, Cobalt, Oxide ) à destination des petits appareils électroniques tels que les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables, l'usage du Lithium ne s'arrête cependant pas à la confection de cathode. Ces matériaux sont en effet déployés dans d'autres secteurs d'activités au vu de leurs propriétés.

Bien que 74 %²⁷ du lithium extrait en 2022 était à l'usage de la manufacture des batteries ( les autres usages étant la confection de verre et céramique à hauteur de 14 %, les lubrifiants à hauteur de 3%, la production de polymères et de poudre fluidifiantes respectivement à hauteur de 2 % chacun), ce ne fût pas toujours le cas. En 2017, seulement 39 %²⁸ du minerai était à destination du secteur des batteries, ce qui représente une grande évolution en l'espace de 5 ans. La production de céramique et de verre représentait alors 30 % de la consommation de lithium et 8 % était consacrée à la fabrication de lubrifiants. Les propriétés du Lithium sont en effet reconnues dans de nombreux secteurs car il permet d'améliorer la résistance au choc thermique des matériaux, offre des propriétés épaississantes et facilite la fabrication de polymères. Bien sûr, le lithium reste toujours employé dans ces secteurs, mais dans des moindres mesures en proportion de l'usage qu'il en est fait dans le secteur automobile.

En somme, bien que les besoins grandissants en matières premières, dûs au caractère stratégique des minerais dans les politiques de transitions écologiques, mettent sur le devant de la scène le Lithium, ce dernier est, depuis longtemps, utilisé dans divers secteurs d'activités. Cela induit aussi que des chaînes d'approvisionnement sont déjà existantes et ont dû évoluer ces dernières années pour faire face aux changements graduels des usages et de la demande. Nous pouvons ainsi nous questionner sur les réserves mondiales et les tendances d'extractions de ce minerai critique qu'est le Lithium.

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²⁷ Mineral Commodity Summaries 2022 ( usgs.gov) p.100

²⁸ Mineral Commodity Summaries 2017 p.100

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B. Analyse des réserves mondiales et des tendances d'extractions des minerais critiques.

Qu'est ce qu'une réserve mondiale de minerai?

La notion de réserve mondiale peut sembler être une valeur absolue mais il s'agit là d'une donnée construite artificiellement. Elle est la somme des ressources connues à l'échelle du globe et exploitables dans des conditions économiques courantes.²⁹ On distingue ainsi trois types de réserves:

- Les réserves prouvées qui sont exploitables économiquement.

- Les réserves probables, qui sont potentiellement exploitables dans les conditions économiques actuelles et avec les technologies les plus récentes.

- Les réserves possibles, qui sont des réserves potentiellement exploitables si des conditions favorables ( exemple d'une augmentation du prix de vente de la ressource ) ou des avancées technologiques le permettent.

Ainsi, ce qu'on appelle« Réserve Mondiale» fait référence aux réserves prouvées. Tous les gisements identifiés comme étant peu rentables, dû à un coût d'exploitation qui ne permet pas un rendement suffisant dans des conditions économiques courantes, ne sont alors pas inclus dans les totaux des réserves mondiales. De cette façon, un minerai, dont le prix sur le marché est à la hausse, verra ses réserves «probables» devenir des réserves «prouvées». A contrario, un pic du prix de l'énergie aura des incidences négatives importantes sur les coûts d'exploitation, ce qui diminuera les réserves mondiales. Ainsi, parler de réserve mondiale n'a de réalité que dans un contexte économique donné, matérialisé par l'état de santé des places financières et l'avancée des technologies d'exploitation. On parle de régime permanent quand une prospection, pour découvrir de nouveaux gisements, identifie non seulement les réserves exploitables dans des conditions économiques courantes, mais aussi les réserves «probables» et «possibles», dont l'exploitation n'est présentement pas rentable. Maintenant que cette notion de « Réserve Mondiale» a été définie, nous pouvons par la suite identifier les réserves de le Lithium, mais, comme indiqué précédemment, il est important de prendre en considération que ces données peuvent être amenées à changer.

²⁹ Réserves probables, prouvées, possibles (géologie) -- Géoconfluences ( ens-lyon.fr)

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Réserve et tendance d'extraction passée et présente.

Peu de mines sont dédiées à l'extraction d'un seul élément. En effet, on trouve fréquemment la concentration de plusieurs minerais sur une même couche géologique, à l'image de l'Argent qui est extrait depuis les mines de plomb, d'or ou de cuivre, ou encore le Cobalt qui se trouve principalement extrait comme sous-produit dans les gisements de cuivre et de nickel. Le Lithium, pour sa part, ne fait pas exception même si des exploitations sont dédiées à la production de Lithium. Ce minerai ne se trouve d'ailleurs pas naturellement sous sa forme métallique. En effet, l'élément «Li» Lithium est un métal extrêmement réactif, en particulier avec l'eau et l'air, et se trouve donc toujours combiné avec d'autres éléments pour former des composés³⁰. Les formes les plus communes sont le Carbonate de Lithium, plus communément appelé LCE ( Li2CO3 ), l'Hydroxyde de lithium ( LiOH.H20 ) et l'Oxyde de lithium ( Li20 ). L'extraction en roche dure du Lithium se fait principalement par le biais du minage de spodumène, qui représente le minerai avec la plus forte teneur en lithium ( teneur théorique de 8 % de Li20 mais teneur constatée plus de l'ordre de 5 à 7% )³¹. Les exploitants miniers, lors de leur rapport d'activité, indiquent donc leur produit en tonne de spodumène suivi de la teneur en Li20 ( exemple : 200 Kt / an de spodumène 6% concentration Li20 ). Tandis que l'extraction par roche dure correspond à la majeur partie du lithium extrait, il faut souligner que 45 % de la production est issue de produit de saumures³² provenant de lacs salés souterrains riches en sel de lithium. Ce processus se fait par évaporation des résidus et par réaction chimique. Bien que moins consommateurs de gaz à effet de serre, les lacs saumurés consomment énormément d'eau dans le processus de fabrication. Il s'en dégage ainsi des sels de lithium, ensuite transformés en LCE ou LiOH.H20. Tous sont retransformés et utilisés dans la confection des batteries. Pour faciliter la lecture des données entre les différents gisements et exploitations, il est de coutume de parler, dans les documents de recherches et articles, en « équivalent Carbonate de lithium». La table de conversion suivante sera alors utilisée pour rapporter chaque donnée de production et de consommation en « équivalent Carbonate de lithium ».³³

En 2022, l'U.S. Geological Survey estimait les réserves mondiales à hauteur de 138.398 Kt34 ³⁵. Les gisements se concentrent principalement au Chili, 35,4% avec 48.971 Kt, en Australie, 23,8% avec 33.002 Kt, en Argentine, 10,4% avec 14.372 Kt et en Chine,

³⁰ Le marché du lithium en 2020 : enjeux et paradoxes | MineralInfo

³¹ Hard Rock Lithium Processing - SGS MINERALS SERVICES - 2021

32 Lithium - L'Élémentarium ( lelementarium.fr)

³³ Conversion Tables - Pan Asia Metals

34 U.S. Department of the Interior U.S. Geological Survey: MINERAL COMMODITY SUMMARIES, 2023

³⁵ Kt : Kilotonne / Ktpa : Kilotonne par an

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environ 7,7% avec 10.646 Kt. Les 23 % restant sont réparties de manière assez inégale dans le reste du monde. Plusieurs prospections ont été menées dans bon nombre de pays, ce qui a permis d'évaluer à 521.654 Kt les ressources de Lithium en régime permanent. Ces potentielles réserves sont notamment localisées pour plus de 50 % en Amérique du Sud³⁶, entre la Bolivie ( 111.783 Kt ), l'Argentine ( 101.137 Kt ) et le Chili ( 52.165 Kt ).

Malgré ces réserves très importantes, la production reste moindre. 90% de la production de lithium provient essentiellement de 10 exploitations : 4 en Australie, 2 au Chili et en Argentine, ainsi que 2 en Chine. Ces 5 dernières années, l'extraction du lithium a été sujet à une hausse moyenne annuelle de 11 %³⁷ pour atteindre en 2021, 569.561 Kt produit³⁸. En 2016, la production mondiale de Lithium était estimée à 202.274 kt³⁹, ce qui représente quasiment une multiplication par 3 des volumes extraits par an. Il est intéressant de constater que, en plus d'une concentration des exploitations dans 3 zones géographiques qui sont l'Australie, l'Amérique du Sud et la Chine, l'outil de production est concentré dans les mains d'une poignée d'acteurs. Les 5 majors sont actuellement les compagnies Allkem Limited, Livent, Tianqi Lithium, SQM S.A., Albemarle Corporation, qui détiennent à elles seules plus de 80 % de la production mondiale⁴⁰. Une tendance d'apparition de nouveaux acteurs, soutenue par une criticité de plus en plus forte sur ce minerai, permet d'ouvrir ce marché à de nouveaux projets. L'Etat américain a accompagné plusieurs programmes d'exploration sur son territoire pour estimer ses ressources, déterminant des réserves de lithium à hauteur de 63.876 kt et incitant ainsi l'ouverture à de nouveaux acteurs.

La tendance croissance d'augmentation des quantités extraites est dès lors vouée à se maintenir, tirant bénéfice au maximum des différents gisements exploitables. Ce dévouement est porté par la transition écologique et notamment l'industrie automobile qui, de par son besoin croissant en minerais critiques, exerce une pression importante sur l'industrie. Il est ainsi de bon sens que d'aborder les tendances de consommations du Lithium et les confronter avec les taux de production actuels.

³⁶ U.S. Department of the Interior U.S. Geological Survey: MINERAL COMMODITY SUMMARIES, 2023

37 Lithium Metal: The Key to Green Transportation - MDPI - December 2022

³⁸ U.S. Department of the Interior U.S. Geological Survey: MINERAL COMMODITY SUMMARIES, 2023

³⁹U.S. Department of the Interior U.S. Geological Survey: MINERAL COMMODITY SUMMARIES, 2018

⁴⁰Marché du lithium - Croissance, tendances, impact du COVID-19 et prévisions (2023-2028) - Mordor Intelligence

C. Analyse des tendances de consommation et de l'évolution de la demande.

Demande passée et présente.

Le marché du lithium est sujet à d'importants changements structurels dans la répartition de la demande entre les différents secteurs industriels. En 2010, 33 % de l'emploi du lithium était consacré à la confection de céramiques et de verres, faisant de ce secteur le plus important consommateur de Lithium. La manufacture de batteries ne représentait alors que seulement 22 % de la demande⁴¹. En 2021, le secteur EV pèse, à lui seul, 71% du volume globale de la demande, alors que la confection de céramique et de verre recule pour atteindre seulement 14%. Le déploiement des véhicules électriques porte, à lui seul, la hausse de la consommation de minerais critiques à des niveaux impensables il y a encore quelques années. Le marché s'accélère, principalement dû à un accroissement fulgurant du marché chinois. En 2022, 8.5 millions⁴² de véhicules électriques ont été vendus à travers le monde, ce qui représente une augmentation du volume annuel de 71 % par rapport à l'année 2021. À elle seule, la Chine représente 55% du marché avec 4.7 millions de véhicules vendus sur son territoire et une croissance de 123 %. L'agence Internationale de l'énergie estime même que ce n'est pas 4.7 millions mais bien 6 millions de véhicules électriques qui ont été vendus sur le territoire chinois. En rapportant et concaténant les données des 11 derniers rapports de l'agence gouvernementale américaine U.S. Geological Survey⁴³, nous pouvons constater l'évolution de la demande depuis 2012 jusqu'à 2021 ( dernière date de consolidation approuvée des données).

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On peut ainsi remarquer que depuis 2017, la hausse progresse plus rapidement et d'une manière exponentielle et cela malgré le COVID qui, d'après les prévisions réalisées par USGS, devait impacter la demande mondiale en Lithium. Depuis 2012, la consommation a augmenté de 237 % mais ce n'est rien face à ce que projettent les différents cabinets de conseils et d'analyses pour l'horizon 2030.

Prévisions 2030.

Les scénarios de zéro émission de gaz à effet de serre d'ici 2050 envisagent l'usage de près de 350 millions véhicules électriques d'ici 2030, contre 16,5 millions en circulation⁴⁴ en 2020. Il faut environ 14,4 kg de carbonate de lithium pour une batterie de voiture EV. En une estimation rapide, il faudrait environ 5 milliards de tonnes de carbonate de lithium pour confectionner le parc automobile nécessaire pour l'application des politiques de transitions écologiques. Cependant, il est très compliqué de faire des estimations exactes quant à la demande potentielle annuelle d'ici 2030. Si on regarde les estimations de Mineral.Info, la demande annuelle en 2030 devrait atteindre 300 Kt de LI ( Environ 1 597 Kt équivalent carbonate de Lithium )⁴⁵. Il s'agit cependant d'une prévision faite en 2020. L'IEA prévoyait pour sa part, dans son rapport datant de 2021, une demande annuelle d'un peu plus de 2 500 kt de Lithium⁴⁶. Cependant, dans son rapport datant de 2023, le cabinet McKinsey estimait, quant à lui, que la demande en Lithium en 2030 dépasserait les 3 000 de kilotonnes équivalent carbonate⁴⁷. On constate une grande disparité entre les évaluations des différentes agences et cabinets au fur et à mesure que les années passent. En effet, le marché est en pleine évolution et des nouvelles réformes gouvernementales peuvent actionner rapidement un accroissement de la demande. Pour une plus grande certitude, il est intéressant de regarder les estimations rapportées par les acteurs du marché, c'est-à-dire les exploitants miniers. La plus importante prévision mise à jour dernièrement provient de l'exploitant Albermarle, dans ton document« 2023 Strategic Update «, qui prévoit une demande atteignant les 3 700 kt d'équivalent carbonate de lithium en 2030.

⁴⁴'By 2030 EVs represent more than 60% of vehicles sold globally, and require an adequate surge in chargers installed in buildings' - IEA - September 2022

⁴⁵ «'Le marché du lithium en 2020 : enjeux et paradoxes' - Mineralinfo

⁴⁶Committed mine production and primary demand for lithium, 2020-2030 - IEA - 2021 47 Battery 2030: Resilient, sustainable, and circular - McKinsey - January 2023

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Avec une augmentation moyenne annuelle de 25-30 % de la demande, un premier pic à 1 800 kt d'équivalent carbonate de lithium en 2025⁴⁸, nous sommes proches d'une courbe exponentielle. D'après cette estimation, nous devrions atteindre une multiplication par 5 de la demande en 2030, le secteur des batteries représentera alors 95 % de la demande en Lithium. En somme, pour répondre aux besoins des années de 2022 à 2030, il faudra près de 20 000 kt de carbonate de lithium pour la totalité de la période. Face à une telle augmentation, il est dès lors impératif de déployer des actions pour sécuriser les chaînes d'approvisionnement. Mais quels sont les besoins?

Balance production / besoin et hypothèses

Le cabinet McKinsey démontrait, dans ses scénarios datant de 2022, que 55 % de la demande de lithium en 2030 ne pourra être approvisionnée⁴⁹. Si nous prenons en compte les dernières prévisions d'évolution de la demande, fournie par l'entreprise ALBERMALE comme vue plus haut, et que nous nous basons sur la dernière prévision de production estimée par l'U.S Geological Survey ,qui planifiait la production de Lithium en 2022 à 692 kt d'équivalent carbonate de lithium, et que nous projetons cette même quantité produite

⁴⁸2023 Strategic Update Transforming Essential Resources - ALBERMARLE - 2023 p.30 ⁴⁹Battery 2030: Resilient, sustainable, and circular - McKinsey - 2022

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jusqu'en 2030, nous obtenons la balance production / demande suivante:

Nous pouvons constater un delta de 13 772 kt de Lithium. Bien sûr, ce graphique ne peut être représentatif de la réalité mais il permet de mettre en évidence la nécessité des acteurs du secteur minier à mettre en place rapidement des stratégies pour prévenir les risques de ruptures de chaîne d'approvisionnement. En effet, cette représentation de la production ne prend pas en compte l'augmentation des rendements miniers, ni la mise en place d'une chaîne de recyclage ou l'application de politiques régulatoires. Au vu des recherches effectuées précédemment, nous pouvons émettre les hypothèses suivantes:

Hypothèse 1 : Les projets de développement ou d'expansion d'exploitations minières ne permettront pas de répondre aux prévisions de demande dans la décennie à venir. Hypothèse 2 : Le prix du lithium est surévalué et comporte un risque important d'une baisse soudaine, ce qui entraînerait une baisse de la production et la mise à l'arrêt d'exploitations minières.

Hypothèse 3 : L'opinion publique est contre l'ouverture de nouvelles exploitations minières et pourrait entraver la mise en activité des projets miniers.

Après avoir exposé la méthodologie, nous verrons par la suite les stratégies pour faire face aux pénuries dans la décennie à venir, ainsi que les facteurs de risques, pouvant aggraver les tensions sur ce minerai critique et ainsi ralentir, voire empêcher, l'atteinte des objectifs gouvernementaux.