Le lithium (Li) est actuellement très recherché à l'échelle mondiale, principalement pour une utilisation dans les batteries des véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie par batteries statiques (BESS), dont l'expansion rapide est attendue dans le contexte de la transition énergétique. Dans une moindre mesure et pour un marché beaucoup plus restreint, le rubidium (Rb) présente également un intérêt, en particulier pour des applications dans la fibre optique, les semi-conducteurs, la fabrication de lasers monolithiques, les dispositifs émergents d'informatique quantique, les horloges atomiques, etc.
Selon la littérature récente sur les caractéristiques géochimiques des fluides géothermaux profonds, le Fossé rhénan (URG), situé le long de la frontière franco-allemande, est l'une des régions où ces fluides présentent certaines des concentrations en Li les plus élevées au monde. Cela fait de l'URG l'une des zones les plus prometteuses pour l'extraction du Li en combinaison avec la production d'énergie géothermale pour la chaleur et l'électricité. Ces saumures chaudes (> 150 °C) extraites de forages profonds (≥ 2500 m), caractérisées par une salinité relativement élevée d'environ 100 g/L ou plus, sont très riches en Li (> 150 mg/L), ainsi qu'en éléments tels que le Rb, le césium (Cs), le strontium (Sr) et le bore (B). Ce nouveau type de ressource renforce considérablement l'attractivité des systèmes géothermaux stimulés (EGS) dans l'URG, tout en soulignant la nécessité d'une évaluation quantitative des ressources, même préliminaire.
L'objectif principal de cette étude est de fournir une première estimation des ressources potentielles en Li et Rb contenues dans les saumures géothermales profondes de l'URG. Pour le lithium, ce travail s'appuie sur une étude antérieure menée par le BRGM en 1991, actualisée pour intégrer les connaissances géoscientifiques récentes et les données nouvellement disponibles. L'étude antérieure estimait les ressources en Li entre 300 et 2200 kilotonnes de Li métal, avec une valeur moyenne de 1000 kilotonnes, sur la base d'une concentration moyenne en Li d'environ 155 mg/L dans les saumures de l'URG.
Dans la présente étude, les estimations révisées vont de 1044 à 15 952 kilotonnes de Li métal, avec une valeur moyenne de 6243 kilotonnes de Li métal, en utilisant une concentration moyenne en Li actualisée de 174 ± 16 mg/L. Ces ressources sont relativement importantes comparées à la production mondiale de Li en 2022 et 2023 (146 et 180 kilotonnes de Li métal, respectivement). Pour le rubidium, les ressources potentielles estimées vont de 150 à 2301 kilotonnes, avec une valeur moyenne d'environ 900 kilotonnes, sur la base d'une concentration moyenne en Rb de 25,1 ± 2,7 mg/L dans les saumures de l'URG. Les plages étroites de variabilité des concentrations en Li, Rb et B, ainsi que des valeurs isotopiques du Li et du B dans les saumures de l'URG, semblent confirmer que l'altération des micas et la précipitation d'illite dans les réservoirs géothermaux des grès du Permo-Trias inférieur et du socle granitique, à des températures proches de 225 ± 25 °C, constituent les principales sources et les processus de contrôle du Li, du B et du Rb.
Sur la base de ces résultats et des données de la littérature, un modèle conceptuel révisé de circulation des fluides géothermaux profonds dans l'URG est proposé. Bien que l'URG recèle des ressources potentielles considérables et prometteuses en Li et Rb, deux défis majeurs doivent être relevés : identifier des zones suffisamment perméables et productives pour garantir une viabilité économique, et minimiser les risques de sismicité induite ou d'autres impacts environnementaux afin de garantir l'acceptabilité publique et le soutien des populations locales.