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UnLimited: Untersuchungen zur Lithiumproduktion aus heißen Tiefenwässern in Deutschland

Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie entwickeln und erproben die Partner des Forschungsprojekts UnLimited ein Extraktionsverfahren für die Co-Produktion von Lithium aus heißen Tiefenwässern in Deutschland.

Die Herausforderung: Entwicklung eines effizienten und umweltfreundlichen Extraktionsverfahrens

Ein wesentlicher Untersuchungsschwerpunkt liegt auf der Auswahl besonders qualifizierter lithium-selektiver Adsorbentien. Wesentliche Auswahlkriterien sind hierbei neben den Stoffeigenschaften, die Umweltverträglichkeit bei der Herstellung, dem Einsatz und dem Recycling bzw. der Entsorgung. Grundsätzlich gilt, dass bei der Auswahl der Adsorbentien den spezifischen Anforderungen der Tiefenwässer im Oberrheingraben (ORG) und Norddeutschen Becken (NDB) Rechnung getragen werden soll.

Hierbei ergeben sich neue Monitoringschwerpunkte wie beispielsweise die Identifikation möglicher Adsorptionsindikatoren, sowie die Untersuchung des Sorptionsverhaltens natürlicher, im Thermalwasser gelöster Radionuklide im Zusammenhang mit den getesteten Adsorbentien. 

Alle im Projekt generierten Ergebnisse sind integraler Bestandteil eines LifeCycle-Assessments, mit dem die nachhaltige und umweltgerechte Verwendung von Adsorbentien zur Lithiumproduktion optimiert und ganzheitlich bewertet wird. Die hierzu nötigen techno-ökonomischen und techno-ökologischen Analysen sind ebenfalls Bestandteil von UnLimited.

Verfahrensentwicklung: Von der ersten Idee zur Pilotanlage

Besonders geeignete Adsorbentien werden an ausgewählten Untersuchungsstandorten getestet, darunter das Geothermiekraftwerk Bruchsal, das die EnBW Energie Baden-Württemberg AG gemeinsam mit den Stadtwerken Bruchsal seit 2010 betreibt.

Hierzu bedarf es eines geeigneten Anlagendesigns und des Baus eines Durchflussreaktors, unter Berücksichtigung der Laborergebnisse. In diesem Zusammenhang sollen realistische Gewinnungsraten in einem Feldversuch ermittelt, sowie potenzielle negative Einflüsse auf den regulären Betrieb der Geothermieanlage selbst geklärt werden. Um belastbare Antworten liefern zu können, wird ein Betriebsmonitoring entwickelt, erprobt und soweit möglich optimiert.

Da die Nachhaltigkeit der Ressource bei der wirtschaftlichen Produktion von Lithium einen elementar wichtigen Baustein darstellt, soll aufbauend auf Untersuchungen zur Herkunft der gelösten Lithiumsalze eine Ressourcenanalyse das Gesamtdargebot für den ORG und das NDB ermitteln.

Die Lithiummenge, die allein in der Geothermieanlage in Bruchsal bei 8.000 Betriebsstunden jährlich gefördert, aber bisher ungenutzt reinjiziert wird, ist ausreichend für die Produktion von etwa 20.000 Autobatterien. Da Deutschland seinen Bedarf an Lithium vollständig über Importe deckt, ist es denkbar die Gewinnung des Rohstoffs über die Anlage in Bruchsal hinaus in der Fläche zu skalieren.

Wissenstransfer: Verbreitung der Projektergebnisse

Projektbegleitend werden Kontakte zu anderen Forschergruppen und Betreibern, die sich mit der Lithiumproduktion auseinandersetzen, aufgebaut und gepflegt. Dazu werden in selbstorganisierten Workshops und Webinaren sowie auf Fachtagungen relevante Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt der Geothermie-Community und weiteren Interessierten vorgestellt. Unterstützt wird dies mit Veröffentlichungen in verschiedenen Medien (Projekt-Website, regelmäßige Newsletter, Flyer, Pressemeldungen etc.) und wissenschaftlichen Beiträgen in Fachmagazinen.

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