Statt aus einem Tagebau könnte Lithium künftig aus heißem Tiefenwasser gewonnen werden: Ab 2030 wäre die Altmark in der Lage, jährlich Rohstoff für Akkus von rund 500.000 E-Autos bereitzustellen.
Lithium zählt zu den Schlüsselrohstoffen, die bestimmen, wie eigenständig Europas Batteriebranche künftig agieren kann. Für Elektroautos, stationäre Speicher und zahlreiche Elektronikprodukte wird das Metall in großen Mengen gebraucht. In Deutschland gibt es bislang jedoch kaum eine eigene Produktion.
In der Altmark in Sachsen-Anhalt könnte sich das ändern: Laut Neptune Energy liegen dort im Untergrund rund 43 Millionen Tonnen Lithiumkarbonat-Äquivalent. Das Lithium befindet sich nicht in klassischem Erz, sondern ist in heißem Thermalwasser in 3000 bis 4000 Metern Tiefe gelöst.
Neptune Energy untersucht seit Längerem, wie sich dieses Lithium technisch und wirtschaftlich erschließen lässt. Wie das Unternehmen kürzlich mitteilte, startet nun die zweite Pilotphase.
Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Energieinfrastrukturen und Geothermie (IEG) wurde dafür eine neue Versuchsanlage entwickelt. Sie prüft verschiedene Materialien, die Lithium-Ionen aus dem Tiefenwasser herauslösen können. Damit rückt beim Projekt weniger die Größe der Ressource in den Fokus, sondern die Frage, ob sich daraus tatsächlich Lithium in industriellen Mengen gewinnen lässt.
So soll in Deutschland Lithium aus Thermalwasser gewonnen werden
Die Methode nennt sich direkte Lithiumextraktion (DLE). Dabei wird das lithiumhaltige Thermalwasser über Bohrungen an die Oberfläche gefördert. Anders als im konventionellen Bergbau müssen dafür keine großen Gesteinsmassen bewegt werden. Auch riesige Verdunstungsbecken, wie sie bei manchen Projekten in Südamerika üblich sind, sind hier nicht vorgesehen.
In der ersten Pilotphase verglich Neptune Energy unterschiedliche DLE-Technologien, darunter Ionenaustausch und Adsorption. „Nach Tests mit Ionenaustausch- und Adsorptionsverfahren hat die Adsorptionstechnologie die vielversprechendsten Ergebnisse für die Bedingungen in der Altmark gezeigt“, sagt Joachim Sluet, der bei Neptune Energy für die Lithium-Pilotprojekte verantwortlich ist.
Adsorber entziehen dem Tiefenwasser Lithium-Ionen
Bei der Adsorption lagern sich Lithium-Ionen an der Oberfläche eines speziellen Materials an, dem sogenannten Adsorber. Anschließend werden die Ionen wieder gelöst. Ergebnis ist eine stark lithiumhaltige Lösung, aus der zunächst Lithiumchlorid entsteht. Daraus lassen sich später Lithiumkarbonat oder Lithiumhydroxid-Monohydrat herstellen – beides essenziell für moderne Batterien.
In der neuen Pilotphase werden verschiedene Adsorbermaterialien erprobt. Für die erste Testserie liefert Evonik Catalysts ein Material, das sich laut Neptune Energy bereits in Vorversuchen als stabil und leistungsfähig gezeigt hat. Zudem bringt das Unternehmen technisches Know-how ein. Im Mittelpunkt steht die Frage, welches Material unter den chemischen Bedingungen des Thermalwassers verlässlich arbeitet und für einen Dauerbetrieb geeignet ist.
Neue Anlage bearbeitet täglich bis zu 1000 Liter
Die gemeinsam mit dem Fraunhofer IEG entwickelte Pilotanlage kann laut Neptune Energy bis zu 1000 Liter Thermalwasser pro Tag verarbeiten. Die Extraktion erfolgt dabei unter Sauerstoffausschluss. Drei Adsorbersäulen laufen parallel, sodass Bindung und Freisetzung der Lithium-Ionen im Wechsel stattfinden können, ohne den gesamten Prozess jeweils zu stoppen.
Der Aufbau soll Erkenntnisse zur späteren Skalierung liefern. „Durch die mit dem Fraunhofer IEG entwickelte DLE-Pilotanlage gewinnen wir wichtige Erkenntnisse für die Auswahl des optimalen Adsorbermaterials für das Thermalwasser der Altmark“, sagt Axel Wenke, Director New Energy & Business Development bei Neptune Energy. Damit rücke das Unternehmen der industriellen Produktion einen Schritt näher.
43 Millionen Tonnen sind noch keine förderbare Reserve
Bei den 43 Millionen Tonnen handelt es sich um Lithiumkarbonat-Äquivalent (LCE) und damit um eine geologisch bewertete Ressource. Das bedeutet nicht, dass die gesamte Menge auch wirtschaftlich gewonnen werden kann. Wie viel Lithium am Ende förderbar ist, hängt unter anderem von Kosten, Technologie, Genehmigungen und der langfristigen Performance der Anlagen ab.
Trotzdem nennt Neptune Energy bereits konkrete Zielgrößen für die Produktion:
- Ab 2030 soll die kommerzielle Lithiumgewinnung schrittweise anlaufen.
- Im Verlauf der 2030er-Jahre werden bis zu 25.000 Tonnen LCE pro Jahr angepeilt.
- Diese Menge würde laut Unternehmen den Lithiumbedarf für Batterien von rund 500.000 Elektroautos jährlich decken.
Ab 2030 soll Lithium aus Deutschland im größeren Stil kommen
Bis zur geplanten Produktion sind weitere Erprobungen nötig. Die laufende Pilotphase soll zunächst klären, welches Adsorbermaterial für das Tiefenwasser der Altmark am besten geeignet ist. Anschließend muss sich zeigen, ob der Prozess über längere Zeit stabil läuft und wirtschaftlich auf größere Anlagen übertragbar ist.
Gelingt das, könnte die Altmark einen Teil des europäischen Lithiumbedarfs aus heimischer Quelle decken. Statt neue Tagebaue zu erschließen, würde Neptune Energy auf eine Region setzen, die seit Jahrzehnten von Erdgasförderung und tiefen Bohrungen geprägt ist. Der nächste Schritt erfolgt daher nicht im Tagebau, sondern in einer Pilotanlage, die täglich bis zu 1000 Liter Thermalwasser verarbeitet.
Kurz gefasst:
- Unter der Altmark lagern laut Neptune Energy etwa 43 Millionen Tonnen Lithiumkarbonat-Äquivalent im Thermalwasser.
- Eine neue Pilotanlage prüft Adsorbermaterialien, die Lithium-Ionen aus Wasser in 3.000 bis 4000 Metern Tiefe herauslösen sollen.
- Ab 2030 plant Neptune Energy einen stufenweisen Hochlauf auf bis zu 25.000 Tonnen LCE pro Jahr.
von Anne Bajrica
