Rohstoff für die Energiewende 21.04.2023, 07:00 Uhr

Innovation: Lithium-Gewinnung aus Thermalwasser

Das Leichtmetall Lithium ist für die Energiewende unverzichtbar. Doch die Ressourcen an Land sind begrenzt, der Abbau ist aufwendig und kostspielig. Forschende haben nun jedoch eine vielversprechende Methode entwickelt, mit der sich Lithium aus geothermalem Wasser herausfiltern lässt – umweltschonend und kostengünstig.

Ein Adsorbens, basierend auf einem Lithium-Mangan-Oxid mit einer speziellen Kristallstruktur, dient als Lithium-Ionen-Sieb.
Foto: Dr. Monika Bäuerle, IAM-ESS/KIT

Ein Adsorbens, basierend auf einem Lithium-Mangan-Oxid mit einer speziellen Kristallstruktur, dient als Lithium-Ionen-Sieb.

Foto: Dr. Monika Bäuerle, IAM-ESS/KIT

Lithium zählt wohl zu den begehrtesten Rohstoffen der Welt. Er ist ein essentieller Bestandteil leistungsfähiger Akkus und steckt somit in vielen technischen Geräten. Smartphones, Notebooks, E-Bikes und E-Autos kommen ohne das Leichtmetall nicht aus. Ein Smartphone enthält bis zu drei Gramm Lithium, ein Laptop etwa sechs Gramm Lithium und ein E-Auto-Akku, je nach Modell, zwischen zehn und 80 Kilogramm Lithium. Entsprechend groß ist nicht nur die Nachfrage an dem Leichtmetall, sondern auch die Bedeutung für das Gelingen der Energiewende. Doch die Ressourcen an Land sind begrenzt. Etwa 80 % der weltweiten Vorkommen konzentrieren sich auf Australien, Chile, Argentinien und Bolivien. Damit ist Europa bisher auf Importe aus dem Ausland angewiesen.

Um Engpässe zu vermeiden, suchen Forschende bereits nach neuen Lithiumquellen. Eine bislang noch recht unerforschte Lithiumquelle stellen Gewässer dar. So enthalten beispielsweise Thermalwässer, wie sie auch in Europa zu finden sind, hohe Konzentrationen an Lithium-Ionen. Die Gewinnung von Lithium aus geothermalen Solen ist jedoch nicht so einfach, sondern bedarf einer innovativen Filtertechnologie. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der EnBW haben an einer Lösung geforscht und ein Verfahren entwickelt, das Lithium aus geothermalen Solen filtert.

Welche Rohstoffe für die Energiewende werden knapp?

Hohes Lithiumvorkommen im Oberrheingraben

„Je nach geologischem Ursprung enthalten geothermale Solen zwischen 0,1 und 500 Milligramm Lithium pro Liter“, erklärt Professor Helmut Ehrenberg, Leiter des Instituts für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS) des KIT. So seien beispielsweise im Oberrheingraben bis zu 200 Milligramm Lithium-Konzentrat in einem Liter gelöst. Das Wasser dort ließe sich ganz einfach mit Geothermalanlagen fördern, die gleichzeitig für eine nachhaltige Strom- und Wärmeversorgung eingesetzt werden.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR-Firmenlogo
Fachbereichsleitung Grün (m/w/d) Wirtschaftsbetrieb Hagen AöR
Heilbronner Versorgungs GmbH-Firmenlogo
Planungsingenieur in den Bereichen Gas und Wasser (m/w/d) Heilbronner Versorgungs GmbH
Heilbronn Zum Job 
Flughafen München GmbH-Firmenlogo
Leiter Elektrotechnik / Stromnetzprojekte (w/m/d) Flughafen München GmbH
Oberding Zum Job 
Intego GmbH-Firmenlogo
Servicetechniker / Field Service Engineer (m/w/d) - Einsatz in Kalifornien (USA) Intego GmbH
Erlangen Zum Job 
PohlCon GmbH-Firmenlogo
Anwendungsingenieur (m/w/d) PohlCon GmbH
Sumitomo Rubber Europe GmbH-Firmenlogo
Ingenieur FEA (m/w/d) Reifensimulation in Hanau Sumitomo Rubber Europe GmbH
Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt)-Firmenlogo
Bauingenieurin / Bauingenieur (m/w/d) (Master/Uni-Diplom) Bundesanstalt für Straßen- und Verkehrswesen (BASt)
Bergisch Gladbach Zum Job 
wpd infrastruktur GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Projektleiter Bau (m/w/d) wpd infrastruktur GmbH
Universität zu Köln-Firmenlogo
Bauingenieur*in oder Architekt*in (w/m/d) mit Vertiefung im Baubetrieb bzw. Projektmanagement Universität zu Köln
wpd infrastruktur GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Elektroingenieur (m/w/d) für nationale Wind- und Solarenergieprojekte wpd infrastruktur GmbH
wpd construction GmbH-Firmenlogo
Erfahrener Projektleiter Elektrotechnik (m/w/d) wpd construction GmbH
Bietigheim-Bissingen Zum Job 
Universität zu Köln-Firmenlogo
Ingenieur*in (w/m/d) für Energiemanagement, Nachhaltigkeit und technische Gebäudeentwicklung Universität zu Köln
Boyd Weiler GmbH & Co. KG-Firmenlogo
CAD-Konstrukteur (m/w/d) Boyd Weiler GmbH & Co. KG
Weiler-Simmerberg Zum Job 
TransnetBW GmbH-Firmenlogo
Senior Ingenieur Systemintegration und KI-basierte Performancebewertung (w/m/d) TransnetBW GmbH
Stuttgart Zum Job 
TransnetBW GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Systemführung Operative Betriebsplanung (w/m/d) TransnetBW GmbH
Stuttgart Zum Job 
Allbau Managementgesellschaft mbH-Firmenlogo
Bauprojektleiter (m/w/d) Allbau Managementgesellschaft mbH
DFS Deutsche Flugsicherung GmbH-Firmenlogo
Ingenieur* im Anforderungsmanagement DFS Deutsche Flugsicherung GmbH
WipflerPLAN Planungsgesellschaft-Firmenlogo
Bauingenieur / Bautechniker Kommunaler Tiefbau (m/w/d) WipflerPLAN Planungsgesellschaft
Donauwörth, Nördlingen, Pfaffenhofen an der Ilm, Lauf an der Pegnitz Zum Job 
VINCORION Advanced Systems GmbH-Firmenlogo
Information Security Manager (all genders) VINCORION Advanced Systems GmbH
Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences-Firmenlogo
Professur "Wirtschaftsinformatik und Datenbanken mit dem Schwerpunkt IT-Venture-Design, Digital Enterprise und innovativer Lehre in Makerspace-Settings (W2)" Hochschule Düsseldorf University of Applied Sciences
Düsseldorf Zum Job 

„Die Gewinnung von Lithium aus geothermalen Solen stellt allerdings eine große Herausforderung dar, weil die Lithium-Ionen mit vielen anderen Ionen konkurrieren“, erläutert Ehrenberg. Um Lithium aus dem Wasser zu filtern, haben die Forschende des KIT zusammen mit der EnBW Energie Baden-Württemberg AG sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT und der Hydrosion GmbH ein sogenanntes Lithium-Ionen-Sieb entwickelt. Dieses könnte in Zukunft von großer Bedeutung für die Lithium-Gewinnung aus heißem Tiefenwasser sein.

Geothermalanlage und Lithium-Ionen-Sieb ermöglichen umweltschonende Gewinnung

Das besagte Lithium-Ionen-Sieb gründet auf einem Lithium-Mangan-Oxid mit einer speziellen Kristallstruktur. Für die Gewinnung werden bei dem Verfahren zunächst die Lithiumionen aus dem Thermalwasser herausgefiltert. Das Thermalwasser stammt aus von der EnBW betriebenen Geothermieanlage Bruchsal, die im Oberrheingraben liegt. Anschließend werden die Lithiumionen weiter konzentriert, bis Lithium als Salz herausgefällt werden kann. Die bisherigen Tests des Forschungs-Teams zeigen, dass die Methode funktioniert. Jetzt geht es darum, das Lithium-Ionen-Sieb zu verfeinern, um eine möglichst hohe und reine Gewinnung des Leichtmetalls zu ermöglichen.

Der große Vorteil der heimischen Lithium-Gewinnung aus heißem Tiefenwasser ist, dass die Methode nicht nur kostengünstiger als der Import von Lithium ist, sondern auch umweltschonend. Denn für die Gewinnung könnten bestehende Geothermalanlagen eingesetzt werden, die jährlich große Mengen Thermalwasser fördern und zurückführen. In diesem Fall sind also keine weiteren Eingriffe in die Landschaft nötig, um Lithium zu fördern.

Umweltschonend und innovativ: Schnell laden mit gebrauchten E-Fahrzeug-Batterien

Mit Lithium die Energiewende vorantreiben

Um die Elektromobilität weiter ausbauen zu können und die Energiewende voranzutreiben, ist die Erschließung neuer Lithiumquellen und die Gewinnung des Leichtmetalls von großer Bedeutung. Nachdem die ersten Tests der Forschenden erfolgreich waren und gezeigt haben, dass sich Lithium aus heißem Tiefenwasser gewinnen lässt, soll nun eine Testanlage im Oberrheingraben entstehen, um die Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit langfristig zu prüfen. Wird auch dieser Testlauf von Erfolg gekrönt sein, könnte das innovative Lithium-Ionen-Sieb schon bald zur kostengünstigen und umweltschonenden Lithium-Gewinnung beitragen.

Mehr lesen über Rohstoffe

 

 

 

Ein Beitrag von:

  • Ines Klawonn

    Ines Klawonn

    Ines Klawonn hat als Redakteurin bei einem auf Energiekommunikation spezialisierten Medienunternehmen gearbeitet. Mittlerweile ist sie selbstständige Journalistin und gehört zum Team von Content Qualitäten. Ihre Themenschwerpunkte sind Gesundheit, Energie und Technik.

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.