Herausforderungen und Chancen für die Lithiumgewinnung aus geothermalen Systemen in Deutschland – Teil 1: Literaturvergleich bestehender Extraktionstechnologien

Abstract

Zusammenfassung: Die hier vorgestellte Arbeit schätzt den Stand der Extraktionstechnologien zur Lithiumgewinnung aus geothermalen Wässern basierend auf aktuellen wissenschaftlichen Studien ab und identifiziert mögliche technische Herausforderungen. Bewertet werden häufig diskutierte Technologien wie Flüssig-Flüssig-Extraktion, selektive Extraktion durch anorganische Sorptionsmittel, elektrochemische Methoden und Membrantechnologien hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit und Integrierbarkeit in die geothermische Energieproduktion. Aktuelle Forschungsprojekte haben verschiedene Extraktionsmethoden im Labor- und teilweise Prototypenmaßstab validiert. Eine Skalierung zu einem industriellen Prozess existiert bisher nicht. Dementsprechend fehlen Informationen bezüglich Dauerbetriebs sowie Einfluss standortspezifischer Hürden (Wasserchemie, Volumenstrom, Fließraten etc.) und zur tatsächlichen Wirtschaftlichkeit. Die Menge des rückgewinnbaren Lithiums ergibt sich in erster Linie aus der Konzentration des im Wasser gelösten Lithiums, der Extraktionseffizienz und -geschwindigkeit, sowie der Menge des verwendeten Extraktionsmittels. Das Zusammenspiel dieser Faktoren bestimmt die Verfahrenstechnik und die Größe der Extraktionsinfrastruktur. Je nach Verfahren werden die physikochemischen Eigenschaften des Wassers (pH, Eh, T, p etc.) während der Extraktion verändert, wodurch das Scaling- und Korrosionspotenzial gesteigert werden kann. Der aktuelle Stand der Technik zeigt ein frühes bis mittleres Technologiereifestadium bei Lithium-Extraktionseffizienzen in Laborexperimenten von 50–90 %. Unter den ungleich höheren Herausforderungen im laufenden Betrieb eines Geothermiekraftwerks, werden Extraktionseffizienzen im unteren Bereich dieser Bandbreite als realistisch angesehen.