Forschung aus der Karlsruher Institut für Technologie (KIT) geht davon aus, dass Deutschland mit geothermischen Kraftwerken potenziell Tausende Tonnen Lithium pro Jahr fördern kann – ein deutlicher Schub für die Sicherung der Batterieversorgung des Landes.

Das Konzept, Lithium als umweltverträgliches Nebenprodukt aus der Region von Geothermiekraftwerken zu gewinnen, ist eine spannende Möglichkeit. Hier wird Thermalwasser abgepumpt und Lithium für die Verwendung in der Produktion abgetrennt Batterien für Elektrofahrzeuge. Bisher war jedoch nicht klar, ob der heimische Lithiumabbau rentabel ist.

Forscher des KIT haben nun Technologien und Rohstoffmärkte für den Lithiumabbau analysiert und festgestellt, dass der Einsatz von Geothermiekraftwerken erhebliche Mengen der wertvollen Ressource produzieren könnte, obwohl einige Aspekte des Prozesses angegangen werden müssen.

Warum die Verbesserung der Lithiumversorgung von entscheidender Bedeutung ist

Damit Europa den Übergang zu einer CO2-neutralen Wirtschaft erleichtern kann, müssen die Länder des Kontinents ausreichende Mengen an Lithium erwerben, um die wachsende Nachfrage nach Batterien zu decken. Lithium wird von der Europäischen Union (EU) als kritische Ressource eingestuft; Es besteht jedoch ein reales Risiko einer Lithiumknappheit.

Valentin Goldberg vom Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW) des KIT erklärt: „Wir sind vollständig von Importen abhängig. Weltweit stammen 80 % der Lithiumressourcen aus Chile und Australien. Gleichzeitig nehmen wir bewusst erhebliche Umweltbelastungen durch den konventionellen Lithiumabbau in diesen Ländern in Kauf, einschließlich negativer Auswirkungen auf das Grundwasser.

Alternativ ist die Gewinnung von Lithium in geothermischen Kraftwerken unter Nutzung bestehender Infrastrukturen geplant, in denen Thermalwassermengen mit teilweise hohen Lithiumkonzentrationen gefördert werden. Nach der Stromerzeugung wird das Lithium abgetrennt und das restliche Wasser wieder in den Boden eingebracht.

Goldberg sagte: „Grundsätzlich stehen wir dieser Technologie sehr positiv gegenüber. Es würde praktisch kein Platz benötigt und die Umwelt- und Transportkosten wären gering.

Das Potenzial von geothermischen Kraftwerken für den Lithiumabbau ist klar, aber seine reale Anwendung wurde bisher nicht vollständig erforscht.

Vorteile der Verwendung von Geothermiekraftwerken für den Lithiumabbau

Die Entnahmemenge hängt nicht nur von der Lithiumkonzentration des Wassers ab, sondern je nach Standort auch von der Durchflussmenge und der Größe des Tanks. Um das Potenzial von Lithium abzuschätzen, analysierte das Team Rohstoffmärkte, potenzielle Standorte in Deutschland und bewertete die Wirksamkeit, Anwendbarkeit und Integration verschiedener Technologien in die geothermische Stromerzeugung.

Dr. Fabian Nitschke, AGW, der ebenfalls an den Studien beteiligt war, kommentierte: „Auf dieser Grundlage haben wir eine optimistische Jahresproduktionsschätzung von rund 2.600 bis 4.700 Tonnen Lithiumcarbonat-Äquivalent erhalten, sofern alle betroffenen Geothermiekraftwerke ausgerüstet sind mit den notwendigen Systemen. Damit könnten wir etwa 2-13% der Jahresmenge decken, die für die geplante Batterieproduktion in Deutschland benötigt wird.

„Der Bau weiterer Geothermiekraftwerke könnte die Fördermengen erhöhen. Allerdings wird es mindestens fünf Jahre dauern, bis ein neues Kraftwerk in Betrieb genommen wird. Angesichts der erwarteten weltweiten Lithiumknappheit und der erwarteten Batterieproduktion wird sich die Situation in Deutschland bald verschärfen. Aus diesem Grund wird Lithium aus geothermischen Kraftwerken nur mittelfristig importierte Ressourcen ergänzen.

Beim Einsatz von Geothermiekraftwerken für den Lithiumbergbau bestehen noch viele Unsicherheiten, wie z. B. Dimensionen und Herkunft der Lithiumressourcen in Geothermieanlagen und das Verhalten von Lagerstätten. Hinzu kommt, dass die Extraktionstechnologien derzeit noch nicht weit genug entwickelt sind.

Dr. Tobias Kluge, AGW, ein weiterer Studienautor, erläutert: „Bereits im direkten Vergleich zeigen sich konkrete Vor- und Nachteile, die für einen wirtschaftlich effizienten Lithiumabbau besonders relevant sind. Der Bedarf an zusätzlichen Ressourcen, Schäden durch Ablagerungen in Bohrlöchern und Gewinnungsanlagen sowie der Energieverbrauch wirken sich direkt auf die Wirtschaftlichkeit aus.

Die Forscher erklärten, dass nicht die Technologieentwicklung oder geeignete Standorte darüber entscheiden würden, wie Lithium in Deutschland abgebaut wird, sondern die öffentliche Unterstützung und Akzeptanz.

Goldberg abschließend: „Unsere Publikationen sind nicht nur etwas für Experten. Vielmehr möchten wir Entscheidungsträgern aus Politik und Wirtschaft sowie der interessierten Öffentlichkeit die Möglichkeit geben, sich direkt und unabhängig über Chancen und Herausforderungen zu informieren.