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Mit dem Verfahren der KIT-Forscher soll das "weiße Gold" der E-Mobilität auch im Oberrheingraben wirtschaftlich gefördert werden können.
KIT

Mit dem Verfahren der KIT-Forscher soll das "weiße Gold" der E-Mobilität auch im Oberrheingraben wirtschaftlich gefördert werden können.

Millionen Tonnen Lithium werden weltweit jedes Jahr für die Produktion von Litihum-Ionen-Batterien für Smartphones und E-Autos gefördert – bislang überwiegend in Chile, Argentinien und Australien. Ein neues Verfahren von Forschern des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) soll nun auch hierzulande einen wirtschaftlichen Abbau ermöglichen.

In tiefen Gesteinslagen unter dem Oberrheingraben liegt ein mineralischer Schatz verborgen: Gelöst in salzigen Thermalwasserreservoiren befinden sich beträchtliche Mengen des Elements Lithium.

„Nach unseren Kenntnissen können es bis zu 200 Milligramm pro Liter sein. Wenn wir dieses Potenzial konsequent nutzen, dann könnten wir in Deutschland einen erheblichen Teil unseres Bedarfs decken“, sagt der der Geowissenschaftler Dr. Jens Grimmer vom Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW) des KIT.

Was eine Nutzung der heimischen Reserven bislang verhinderte, war das Fehlen eines geeigneten Verfahrens, um diese Ressource kostengünstig, umweltschonend und nachhaltig zu erschließen. Gemeinsam mit seiner Forscherkollegin Dr. Florencia Saravia von der Forschungsstelle des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) am Engler-Bunte-Institut (EBI) des KIT hat Grimmer ein solches Verfahren entwickelt und dieses wurde nun vom KIT zum Patent angemeldet.

„Dabei werden in einem ersten Schritt die Lithiumionen aus dem Thermalwasser herausgefiltert und in einem zweiten Schritt weiter konzentriert, bis Lithium als Salz ausgefällt werden kann“, so Grimmer.

Umweltschonender Abbau von Lithium

Gegenüber den traditionellen Methoden der Lithiumproduktion aus den südamerikanischen Salzseen und den australischen Festgesteinen biete das Grimmer-Saravia-Verfahren einige entscheidende Vorteile: Genutzt wird die bestehende Infrastruktur von Geothermie-Anlagen, durch die pro Jahr bis zu zwei Milliarden Liter Thermalwasser strömen. Im Gegensatz zum klassischen Bergbau würde deshalb kaum Abraum anfallen und auch der Flächenverbrauch sei minimal. Weil das Thermalwasser nach Gebrauch wieder in den Untergrund zurückgeleitet wird, würden zudem keine schädlichen Stoffe freigesetzt und auch die geothermische Strom- und Wärmeproduktion werde nicht gestört.

Ein weiterer Vorteil aus Sicht der Forscher: Lithium könne im Thermalwasserzyklus der Geothermie-Anlage kontinuierlich innerhalb von Stunden extrahiert werden, wohingegen die Anreicherung in den südamerikanischen Salzseen mehrere Monate dauere und stark wetterabhängig sei. Da die technisch-energetischen Möglichkeiten einer Geothermie-Anlage genutzt werden, hebe sich dieses Verfahren auch in der CO2-Bilanz sehr positiv von den tradierten Verfahren ab.

„Wir exportieren viele Umweltprobleme in Drittländer, um unseren Lebensstandard aufrechtzuerhalten und zu verbessern. Mit diesem Verfahren können wir unserer Verantwortung gerecht werden und wichtige Rohstoffe für moderne Technologien umweltverträglich vor der eigenen Haustür gewinnen. Darüber hinaus können wir regionale Wertschöpfungsketten aufbauen, Arbeitsplätze schaffen und gleichzeitig geopolitische Abhängigkeiten reduzieren“, sagt Florencia Saravia.

Hunderte Tonnen Lithium pro Jahr und pro Anlage anvisiert

Gemeinsam mit Partnern aus der Industrie sind die beiden Wissenschaftler nun dabei eine Testanlage zur Lithium-Gewinnung zu entwickeln. In diesem ersten Prototypen, der in einer Geothermie-Anlage im Oberrheingraben aufgebaut werden soll, werden zunächst einige Kilogramm Lithiumkarbonat bzw. Lithiumhydroxid gewonnen. Wenn die Versuche erfolgreich sind, ist der Bau einer Großanlage geplant.

Möglich sei dann eine Produktion von mehreren hundert Tonnen Lithiumhydroxid pro Jahr pro Geothermie-Anlage. Nach aktueller Datenlage beliefen sich die Potenziale im Oberrheingraben auf deutscher und französischer Seite auf mehrere tausend Tonnen an förderbarem Lithium pro Jahr, so die Forscher.

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