Forscher an der Universität Princeton habe ein neues, platzsparendes Verfahren zur Gewinnung von Lithium aus salzhaltiger Sole entwickelt.
Lithium ist in der Erdkruste reichlich vorhanden, allerdings sehr fein verteilt. Forscher schätzen die Menge an Lithium in den Weltmeeren auf rund 200 Milliarden Tonnen. Die Lithiumvorkommen in Gesteinen und Salzseen an Land werden auf 98 Millionen Tonnen geschätzt, ökonomisch abbaubar sind davon in den kommenden Jahrzehnten rund 26 Millionen Tonnen. Die derzeit größten Erzeuger sitzen in Westaustralien, in China und im Dreiländereck Chile, Bolivien und Argentinien. Sie gewinnen das für die Batterieproduktion bis heute unverzichtbare Lithium entweder auf bergmännische Art in riesigen Tagebaubetrieben oder durch die allmähliche Verdunstung des Wassers von lithiumhaltiger Sole. Mit entsprechend hohem Flächenbedarf und zum Teil auch schweren Schäden für die Umwelt.
Forscher an der Princeton University im US-Bundesstaat New Jersey wollen das in Südamerika angewandte Verfahren mit einem neuen Verfahren ändern. Das neue Verfahren reduziere den Flächenbedarf gegenüber der heutigen passiven Technik um mehr als 90 Prozent, sagt Z. Jason Ren, Professor für Bau- und Umweltingenieurwesen und Leiter des Forschungsteams. Und was fast noch wichtiger ist: Die Zeit bis zur „Ernte“ des wertvollen Materials reduziere sich zudem um das 20-Fache. Im Salar de Atacama dauert es je nach Sonneneinstrahlung heute bis zu einem halben Jahr, bis Lithiumchlorid mit einer Konzentration von etwa sechs Prozent gewonnen ist, das anschließend in Fabriken zu hochreinem Lithiumcarbonat und Lithiumhydroxid verarbeitet werden kann.
Salze wandern an Schnüren nach oben
Die neue Lithium-Sammeltechnik basiert auf zahllosen porösen Fasern, die zu Schnüren verdrillt sind. Diese haben einen wasserliebenden Kern und eine wasserabweisende Oberfläche. Wenn deren Enden in Sole eingetaucht werden, wandert das Wasser, in dem Salze gelöst sind – unter anderem lithiumhaltiges – durch Kapillarwirkung die Schnüre hinauf. Es ist der gleiche Prozess, den Bäume verwenden, um Wasser von den Wurzeln zu den Blättern zu transportieren.
KIT setzt auf Lithium-Ionen-Sieb
„Unser Ziel war es, die grundlegenden Prozesse der Verdunstung auf Grund von Solarer Wärme und der Kapillarwirkung zu nutzen, um Lithium zu konzentrieren, zu trennen und zu ernten“, sagt Ren. „Wir brauchen auch keine zusätzlichen Chemikalien, wie es bei anderen Extraktionstechnologien nötig ist.“
Gut möglich, dass dieses Verfahren künftig auch in Ländern wie Deutschland zur Gewinnung von Lithium aus stark salzhaltigem Thermalwasser genutzt wird. Diese enthält Lithium in relativ hohen Konzentrationen. „Die Gewinnung von Lithium aus geothermalen Solen ist allerdings eine große Herausforderung, weil die Lithium-Ionen mit vielen anderen Ionen konkurrieren“, so Professor Helmut Ehrenberg, Leiter des Instituts für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Doch Ehrenberg hat die Herausforderung angenommen und mit seinem Team ein Lithium-Ionen-Sieb entwickelt, das gezielt Lithium adsorbiert. Es wurde bereits erfolgreich an Sole aus der von der EnBW betriebenen Geothermieanlage Bruchsal getestet, die zwischen Karlsruhe und Heidelberg im Oberrheingraben liegt.
