Lithium made in Germany

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Schlechte Alternative: Bergbau in Argentiniens Salzsee
Schlechte Alternative: Der Bergbau im argentinischen Salzsee „Salar del Hombre Muerto“ lässt den Grundwasserspiegel sinken. © IMAGO-BILDER

Auch wichtige Batterierohstoffe können hier gewonnen werden – und das auf umweltfreundliche Weise.

Lithium ist ein Alkalimetall. Der Rohstoff, auch „weißes Gold“ genannt, wird für Batterien verwendet. Ohne sie würde kein Handy oder Laptop funktionieren, aber auch kein E-Auto oder grüner Stromspeicher. Daher ist es ein wichtiger Brennstoff für die Energieumwandlung. Bislang war Lithium nur ein Importprodukt, doch Deutschland könnte laut einer neuen Studie einen erheblichen Teil des eigenen Bedarfs decken. Quelle: Thermalwasser.

Derzeit stammt das in Lithium-Ionen-Batteriezellen verwendete Material aus Australien, dem Hauptproduzenten, und dem Dreieck Argentinien-Bolivien-Chile in Südamerika. Umweltschäden während des Abbaus sind groß. In Australien wird Lithium aus festem, hochenergetischem Gestein abgebaut, was zu einem großen Abraum führt. Es stammt aus Salzseen in Südamerika. Die dortige Bevölkerung leidet unter der Mine, auch weil der Grundwasserspiegel sinkt.

Lithium kann aber auch als Nebenprodukt der Nutzung von Erdwärme aus tiefen Erdschichten, auch in Deutschland, nämlich im Oberrheingraben, produziert werden. Dies wird derzeit zum Beispiel in der Pilotanlage des Geothermiekraftwerks Bruchsal getestet.

Überall werden wiederaufladbare Batterien benötigt – und mit ihnen Lithium

Der Bedarf an neuen Lithiumquellen ist enorm. Die Nachfrage nach dem Rohstoff steigt weltweit rasant, die Preise steigen und es drohen Lieferengpässe, da die E-Mobilität und der Bedarf an elektrischen Speichern im Zuge der Energiewende deutlich zunehmen werden. Obwohl an alternativen Materialien für Batterien geforscht wird, gibt es noch keine Marktlösungen mit gleicher Effizienz. Ohne Lithium geht es derzeit nicht. Was Geothermie in diesem Bereich leisten kann, erläuterte ein Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT). Fazit: Deutschland kann bei der Batterieproduktion nicht autark sein, aber möglicherweise weniger abhängig von Importen.

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Das KIT schätzt die potenzielle Jahresproduktion zwischen 2.600 und 4.700 Tonnen Lithiumcarbonat, wenn alle bestehenden Geothermiestandorte mit entsprechenden Anlagen ausgestattet sind. „Damit können wir zwischen 2 und 13 Prozent des Jahresbedarfs der geplanten Batterieproduktion in Deutschland decken“, sagt KIT-Forscher Fabian Nitschke. Es ist jedoch möglich, die Produktionsmengen durch den Bau neuer Geothermieanlagen weiter zu steigern; Natürlich dauert es mindestens fünf Jahre, bis ein neu geplantes Kraftwerk in Betrieb geht.

Lithium kann mit geothermischer Energie hergestellt werden

Der Oberrheingraben ist das attraktivste Gebiet für Geothermie in Deutschland, wo die Nutzung von Wärme aus der Tiefe besonders wertvoll ist – man muss nicht so tief graben, um an heißes Wasser zu gelangen. Mittlerweile sind dort fünf Anlagen in Betrieb, die Wasser aus drei bis fünf Kilometern Tiefe fördern: drei auf deutscher Seite in Bruchsal, Insheim und Landau und zwei auf französischer Seite in Soultz-sous-Forêts und Rittershofen.

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Die Lithiumproduktion kann direkt gesammelt werden, ohne die Produktion von Wärme oder Strom zu unterbrechen. Die hier einsetzbare Gewinnungstechnik gilt als sehr umweltfreundlich: Anders als im Lithium-Dreieck Argentinien-Bolivien-Chile, wo der Rohstoff in einem monatelangen Prozess durch Verdampfung gewonnen wird, befindet sich das Lithium in gepumptem Wasser. Hier wird es an eine Chemikalie gebunden, die daraus extrahiert wird, seine Extraktion wird wieder getrennt. Dann wird die Chemikalie wiederverwendet.

Ein Problem ist, dass die tiefe Geothermie bei vielen Zeitgenossen im Südwesten keinen guten Ruf hat. Dazu gehören technische Unfälle, die Gebäude beschädigen: zum Beispiel 2006 und 2019, als Projekte in Basel und in der Nähe von Straßburg Erdbeben erlitten. Allerdings kam ein Verfahren namens Petrothermie zum Einsatz, bei dem Wasser in ein Loch im Boden gepumpt und das dortige Gestein – zum Beispiel Granit – gesprengt wird.

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Pilotanlage zur Lithiumproduktion bei Landau

Im Gegensatz zu dieser Methode, die mit kleinen Erdbeben im Untergrund arbeitet, funktioniert die „hydrothermale“ Methode, bei der die vorhandenen unterirdischen Wasserkanäle genutzt werden. Es wird davon ausgegangen, dass hier keine Erdbeben auftreten.

Trotz öffentlicher Proteste wurden Genehmigungen für weitere Geothermieanlagen im Oberrheingraben erteilt. In Baden-Württemberg hat die zuständige Behörde jedoch aus Unfällen geschlossen, dass nur das hydrothermale Verfahren akzeptiert wird. In Rheinland-Pfalz sind beide Methoden noch erlaubt.

Der Ausbau der Geothermie soll also weitergehen – und damit das Potenzial zur Lithium-Produktion. Viele Unternehmen beteiligen sich hier. Das Unternehmen „Vulcan Energy Resources“ beispielsweise, das eine Pilotanlage zur Herstellung von Lithium in der Nähe von Landau in Rheinland-Pfalz betreibt, plant 8 weitere Projekte im Südwesten. Auch das Energieunternehmen EnBW engagiert sich hier mit dem KIT.

Thermisches Lithium sollte verwendet werden, wenn das Produkt technisch sicher und wirtschaftlich ist. Experte Nitsch warnt jedoch vor Überoptimismus: „Nach der weltweiten Lithium-Knappheitsprognose und der geplanten Batterieproduktion wird sich die Situation insbesondere für Deutschland schnell verschlechtern. Lithium aus Geothermie kann mittelfristig nur eine Ergänzung sein.“

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