Verbundvorhaben: Li+Fluids - Nutzungspotentiale von hydrothermalen Fluiden zur Gewinnung von Lithium
Projektanfang: 01.10.2021
Projektende: 30.09.2024
Projektstand: 01.11.2021
Gemessene Lithiumkonzentrationen an Geothermiestandorten in Deutschland und Frankreich
Quelle: BGR
Die Deutsche Rohstoffagentur (DERA) erwartet, dass sich weltweit die Nachfrage nach Lithium bis 2025 verdoppeln oder gar verdreifachen wird. Als ein wesentlicher Treiber für diese Entwicklung wird der Einsatz von Lithium in wieder aufladbaren Batterien, vor allem in der E-Mobilität, angegeben. Aufgrund fehlender eigener Lithiumgewinnung bei gleichzeitig hohem Bedarf nimmt Deutschland im weltweiten Ranking der Nettoimporteure für Lithium einen der Spitzenplätze ein.
Ziel des Projekts Li+Fluids ist es, eine umfassende Potentialstudie für Deutschland zur Gewinnung von Lithium aus hydrothermalen Fluiden zu erstellen. Sie soll zur Entwicklung einer (Sekundär-)Rohstoffstrategie beitragen und eine Entscheidungshilfe bei der Planung von Geothermie-Standorten mit Wärme- und zusätzlicher Rohstoffgewinnung sein. Insbesondere wird das Potential des Norddeutschen Beckens in Hinblick auf eine wirtschaftliche Lithiumförderung bewertet. Die Forschungsbohrung Horstberg der BGR (zwischen Celle und Uelzen gelegen) eignet sich als idealer Standort, um erste Untersuchungen in kleintechnischen Extraktionsversuchen zur Gewinnung von Lithium an einer Bohrung im Norddeutschen Becken umzusetzen.
Zudem erfolgt eine grundlegende Nachhaltigkeitsbetrachtung der Lithiumproduktion an den betrachteten Geothermiestandorten im Vergleich zur konventionellen Gewinnung von Lithium.
Für die vorhandenen und potenziellen Geothermie-Regionen Deutschlands werden Steckbriefe mit den wesentlichen Daten zur Lithiumgewinnung erstellt und die Ergebnisse zeitnah interessierten Stakeholder-Gruppen zur Verfügung gestellt. Hierfür werden insbesondere mehrere konkrete Standorte im Norddeutschen Becken (NDB) betrachtet, an denen bereits Geothermieanlagen betrieben werden oder ein zukünftiger Betrieb aus geologischer Sicht sehr günstig wäre. Zusätzlich wird ein Augenmerk auf bisher nicht berücksichtigte Regionen wie z.B. das Thüringer Becken gelegt. Neben den regionalen Betrachtungen erfolgen Detailuntersuchungen an mehreren ausgewählten Standorten, um konkrete Umsetzungsmöglichkeiten und Perspektiven für eine mögliche regionale Lithiumgewinnung aufzuzeigen.
Es werden bestehende und zukünftige Extraktionsmethoden auf ihre Anwendbarkeit und Nachhaltigkeit im NDB untersucht und technisch, ökologisch und ökonomisch neu bewertet. Ziel ist ein Null-Emissions-Prozess. Hierfür wird die Forschungsbohrung Horstberg der BGR als Reallabor im NDB genutzt. Es werden hier erstmals Lithium-Extraktionsversuche im NDB durchgeführt. Hierzu werden Fluide artesisch aus den Formationen des Buntsandsteins mit hoher Li-Konzentration (190 mg/L) gefördert.
Ergänzt wird Li+Fluids durch Laborversuche und modellierungsgestützte Untersuchungen, um die Frage der „geologischen Nachhaltigkeit“ einer Lithiumproduktion aus hydrothermalen Fluiden zu klären: In welchem Umfang werden re-injizierte, an Lithium abgereicherte Fluide, im regulären Geothermiebetrieb wieder durch Fluid-Gesteins-Interaktion in den tiefen Formationen an Lithium angereichert? Die Nachlieferung von Lithium aus dem benachbarten Gestein kann von großer Bedeutung für die langfristige Li-Extraktion begleitend zum Geothermiebetrieb sein.
Die Arbeiten in dem Projekt Li+Fluids werden durch eine grundlegende Nachhaltigkeitsbetrachtung in Form von Nutzwertanalysen der Lithiumproduktion an den ausgewählten Standorten im Vergleich zu der etablierten Gewinnung von Lithium aus Salaren und Pegmatiten vervollständigt. Die Nachhaltigkeit, z. B. als CO2-Äquivalent, ist ein Kriterium neben den wirtschaftlichen, geologischen und technischen Bedingungen, die in einer Nutzwertanalyse untersucht werden, um die Standorte als heimische Rohstoffquelle für Lithium zu bewerten.
Förderungsinformationen:
Förderkennzeichen: 03EE4034A
Zuwendungsgeber: BMWi
Projektträger: Forschungszentrum Jülich GmbH
Förderprogramm: Energietechnologien (BMWi)
Partner:
Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
