L’analyse LIBS du lithium dans les saumures se fait même sur le terrain

Quantum RX propose le premier analyseur LIBS portable du marché destiné à la mesure de la concentration du lithium dans les saumures. Développé par SciAps, cet appareil est une alternative très intéressante aux analyses ICP de laboratoire.

De prime abord, on peut penser qu’avec son nouveau système d’analyse Z-9 Liquidator, l’Américain SciAp, spécialiste des appareils d’analyse portables et représenté en France par Quantum RX, se positionne sur le marché du laboratoire. « Il n’en est rien. Il s’agit du premier appareil LIBS [Laser Induced Breakdown Spectroscopy ou spectroscopie sur plasma induit par laser, NDR] transportable du marché destiné à l’analyse du lithium dans les saumures. Il s’inscrit dans notre concept du laboratoire sur le terrain », affirme Alain Gec, directeur commercial de Quantum RX.

L’origine du Z-9 Liquidator est à chercher du côté de l’Amérique du Sud : c’est en effet le fruit d’une étroite collaboration de SciAps avec des universitaires chiliens. Dans le cadre de travaux avec un industriel portant sur l’extraction de saumures de lithium, ils recherchaient une méthode analytique moins onéreuse que la spectrométrie à plasma à couplage inductif (Inductively Coupled Plasma ou ICP) de laboratoire – le coût d’analyse (prélèvements, préparation des échantillons, analyses proprement dites…) était de l’ordre de 50 000 dollars par trimestre.

« SciAps avait déjà mené, il y a quelques années, des essais sur l’analyse de liquides, mais cela n’avait pas été concluant. Cette fois, la société est repartie de zéro pour développer le Z-9 Liquidator », indique Alain Gec. Le nouvel appareil est constitué d’une plate-forme dans laquelle vient s’installer un analyseur LIBS portable Z-903 – principalement utilisé pour les besoins de l’exploration minérale et géologique, il est fourni ici avec les calibrations Brines spécifiques aux éléments présents dans les saumures – , d’une pompe externe et d’une solution de purge, l’ensemble étant piloté depuis un ordinateur portable.

« Un petit volume d’échantillon (1 à 2 ml par test) est aspiré, puis amené par un capillaire au plus près du nez de l’analyseur pour y être nébulisé par ultrasons. Nous disposerons prochainement d’un porte-échantillons. L’analyseur génère immédiatement le plasma grâce à un laser, mais sans inertage à l’argon, mesure la concentration en lithium en 5 s – la gamme spectrale s’étend de 190 à 930 nm – et l’affiche sur l’écran de l’ordinateur portable ou de la tablette numérique », explique Alain Gec. Comme leurs courbes de calibration sont embarquées dans le logiciel, les concentrations des autres éléments de la saumure, à savoir le bore, le calcium, le magnésium, le potassium et le sodium, peuvent également être mesurées et affichées.

Un analyseur LIBS polyvalent

Si le Z-9 Liquidator est dédié à l’analyse des saumures de lithium, en milieu aqueux uniquement, les utilisateurs peuvent très bien utiliser les spectres obtenus pour identifier la présence d’autres éléments. Il s’agit alors d’une analyse qualitative, et non d’une analyse quantitative. Pour connaître la concentration de ces autres éléments identifiés, il faudra ajouter leur courbe de calibration, puis refaire de nouvelles mesures.

« Cela est rendu possible, parce que SciAps ouvre complètement son logiciel, donnant ainsi accès à tous les paramètres (sauf la puissance du laser). Les utilisateurs peuvent s’approprier la technologie pour faire ce qu’ils veulent en termes d’analyse : mesurer le lithium sur des roches, sur des alliages, etc. En changeant simplement le nez de l’analyseur, on peut d’ailleurs passer de la mesure sur des liquides à la mesure sur des roches », décrit Alain Gec.

Avec une masse totale (station et analyseur) de 9 kg et des dimensions de 235 x 279 x 419 mm, le Z-9 Liquidator n’est pas portable, mais cet appareil robuste et alimenté sur secteur ou batteries est facilement transportable dans un véhicule ou un Algeco. « Un modèle complet (station, analyseur, nez spécifique et courbes d’étalonnage), livré et installé, avec formation du personnel, est commercialisé au prix de 69 500 euros, sachant qu’un modèle Z-903 pour le lithium dans les roches coûte 58 800 euros. Il est d’ores et déjà prévu de commercialiser séparément la station et l’analyseur seul », ajoute Alain Gec.

Compte tenu des besoins croissants de production de batteries au lithium dans le monde, et notamment en France où de plus en plus de personnes cartographient le territoire en vue d’une extraction possible, le Z-9 Liquidator se positionne comme l’alternative aux spectromètre ICP de laboratoire, de par l’absence de préparation des échantillons, la rapidité des mesures, les gains économique et de temps, même si les spectromètres ICP restent toutefois bien plus sensibles.