Elektromobilität Lithium aus Deutschland: Neues Verfahren macht Förderung rentabel

Forscher des KIT haben eine minimalinvasive Technologie patentiert, mit der Lithium aus Geothermie-Anlagen gewonnen werden kann. Damit wäre ein wirtschaftlich rentabler Lithium-Abbau von mehreren hundert Tonnen pro Anlage pro Jahr auch in Deutschland möglich.

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Karlsruher Institut für Technologie KIT

Aktuell ist Deutschland ein Nettoimporteur des weißen Goldes, das vor allem für die Produktion von Batteriezellen für Elektrofahrzeuge benötigt wird. Importiert wird aus den typischen Förderländern Chile, Argentinien und Australien, die mehr als 80 Prozent der weltweiten Produktion auf sich vereinen.

Obwohl auch in Deutschland Lithium-Vorkommen bekannt sind – beispielsweise in den tiefen Gesteinslagen unter dem Oberrheingraben – war der Lithium-Abbau bisher nicht rentabel. Das könnte sich ändern: Forschende am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben jetzt ein Verfahren entwickelt, mit dem Lithium umweltschonend aus den Tiefengewässern des Oberrheingrabens gefördert werden kann.

„Nach unseren Kenntnissen können bis zu 200 mg/l Lithium im Wasser gelöst sein“, weiß der Geowissenschaftler Dr. Jens Grimmer vom Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW) des KIT. „Wenn wir dieses Potenzial konsequent nutzen, dann könnten wir in Deutschland einen erheblichen Teil unseres Bedarfs decken.“

Grimmer-Saravia-Verfahren für Deutschland

Gemeinsam mit seiner Kollegin Dr. Florencia Saravia von der Forschungsstelle des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) am Engler-Bunte-Institut (EBI) des KIT hat Grimmer ein Verfahren entwickelt, mit dem kostengünstig, umweltschonend und nachhaltig Lithium aus dem Oberrheingraben gefördert werden kann. Dieses wurde nun vom KIT zum Patent angemeldet.

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

Minimale Umweltschäden beim heimischen Lithium-Abbau

Gegenüber den traditionellen Methoden der Lithium-Produktion aus den südamerikanischen Salzseen und den australischen Festgesteinen bietet das Grimmer-Saravia-Verfahren einige 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 fällt deshalb kaum Abraum an und der Flächenverbrauch ist minimal. Weil das Thermalwasser nach Gebrauch wieder in den Untergrund zurückgeleitet wird, werden keine schädlichen Stoffe freigesetzt und auch die geothermische Strom- und Wärmeproduktion wird nicht gestört.

Lithium innerhalb von Stunden extrahiert

Lithium kann im Thermalwasserzyklus der Geothermie-Anlage kontinuierlich innerhalb von Stunden extrahiert werden, wohingegen die Anreicherung in den südamerikanischen Salzseen mehrere Monate dauert und stark wetterabhängig ist. Ein stärkerer Regen kann die dortige Produktion um Wochen oder gar Monate zurückwerfen.

Darüber hinaus bietet das Grimmer-Saravia-Verfahren die Möglichkeit, weitere seltene und werthaltige Elemente wie Rubidium oder Cäsium aus dem Thermalwasser zu extrahieren, die beispielsweise in der Laser- und Vakuumtechnologie benötigt werden.

Positive CO₂-Bilanz

Da die technisch-energetischen Möglichkeiten einer Geothermie-Anlage genutzt werden, hebt 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“, sagt Saravia. „Darüber hinaus können wir regionale Wertschöpfungsketten aufbauen, Arbeitsplätze schaffen und gleichzeitig geopolitische Abhängigkeiten reduzieren.“

Hunderte Tonnen Lithium pro Jahr aus einer einzigen Anlage

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

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