Lithium made in Germany

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Schlechte Alternative: Argentiniens Salzsee
Die schlimmste Alternative: der Abbau des Salzsees „Salar del Hombre Muerto“ in Argentinien, der den Grundwasserspiegel erschöpft. © Imago

Auch wichtiger Batterierohstoff kann hier bezogen werden – und das auf umweltfreundliche Weise.

Lithium ist ein Alkalimetall. Der Rohstoff für Batterien wird auch als „weißes Gold“ bezeichnet. Ohne sie würde kein Handy oder Laptop funktionieren, aber weder ein Elektroauto noch ein Ökostromspeicher. Es ist daher ein wichtiger Brennstoff für die Energieumwandlung. Bisher wurde Lithium fast vollständig importiert, doch Deutschland könnte laut einer neuen Studie einen unkalkulierbaren Teil seines Bedarfs decken. Quelle: Thermalwasser.

Bisher stammt das Material der Zellen von Lithium-Ionen-Batterien aus Australien, dem Hauptherstellungsland, und aus dem südamerikanischen Dreieck Argentinien-Bolivien-Chile. Die Umweltbelastung während des Abbaus ist hoch. In Australien wird Lithium mit hohem Energieaufwand aus festem Gestein gewonnen, was zu einem hohen Abraum führt. Es stammt aus Salzseen in Südamerika. Die dortigen Stammesangehörigen sind aufgrund der Erschöpfung des Grundwasserspiegels von der Bergbauindustrie betroffen.

Lithium kann jedoch durch die Nutzung von Erdwärme aus tiefen Erdschichten, auch aus Deutschland, im Oberrheingraben gewonnen werden. Derzeit wird es beispielsweise in einer Pilotanlage in einem Geothermiekraftwerk in Bruchsel getestet.

Überall werden wiederaufladbare Batterien benötigt – und Lithium unter ihnen

Der Bedarf an neuen Lithiumquellen ist enorm. Die Nachfrage nach dem Rohstoff steigt weltweit rasant, die Preise steigen und es drohen Versorgungsengpässe wie E-Mobilität und die Nachfrage nach Stromspeichern wird im Zuge der Energiewende stark zunehmen. Obwohl an alternativen Materialien für Batterien geforscht wird, gibt es noch keine marktfähigen Lösungen mit gleicher Leistungsfähigkeit. Ohne Lithium geht es vorerst nicht. Welchen Beitrag die Geothermie dazu leisten kann, hat ein Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ermittelt. Fazit: Deutschland kann bei der Batterieproduktion nicht autark werden, aber es kann nicht auf Importe angewiesen sein.

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Das KIT schätzt, dass 2600 bis 4700 Tonnen Lithiumcarbonat pro Jahr produziert werden könnten, wenn alle bisher geeigneten Geothermiestandorte mit geeigneten Anlagen ausgestattet würden. „Wir können zwei bis 13 Prozent des prognostizierten Jahresbedarfs der Batterieproduktion in Deutschland decken“, sagt KIT-Forscher Fabian Nitschke. Durch den Bau neuer geothermischer Kraftwerke kann die Produktion jedoch weiter gesteigert werden; Natürlich wird das neu geplante Kraftwerk mindestens fünf Jahre brauchen, um in Betrieb zu gehen.

Lithium kann mit geothermischer Energie hergestellt werden

Der Oberrheingraben ist das interessanteste Gebiet für Geothermie in Deutschland, wo die Nutzung von Wärme aus der Tiefe sehr effektiv ist – man muss nicht tief bohren, um Wasser mit hohen Temperaturen zu erreichen. Dort sind derzeit fünf Anlagen in Betrieb, die Wasser aus drei bis fünf Kilometern Tiefe fördern: drei auf deutscher Seite bei Bruchsal, Insheim und Landau und zwei auf französischer Seite bei Soultz-sous-Forêts und Rittershofen.

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Die Lithiumerzeugung kann direkt an die Wärme- oder Stromerzeugung gekoppelt werden, ohne diese zu stören. Die hier eingesetzte Extraktionstechnologie gilt als sehr umweltfreundlich: Anders als im Lithium-Dreieck Argentinien-Bolivien-Chile, wo der Rohstoff in einem mehrmonatigen Prozess durch Verdampfung gewonnen wird, wird hier das Lithium im geförderten Wasser an eine Chemikalie gebunden dem der extrahierte Extrakt wieder abgetrennt wird. Die Chemikalie wird dann wiederverwendet.

Ein Problem ist, dass die tiefe Geothermie bei vielen Zeitgenossen im Südwesten keinen guten Ruf hat. Sie rührt von Unfällen mit Technik her, die Häuser beschädigt haben: zum Beispiel 2006 und 2019, als Projekte in der Nähe von Basel und Straßburg Erdbeben auslösten. Allerdings kam ein sogenanntes petrochemisches Verfahren zum Einsatz, bei dem Wasser durch ein Loch im Boden gepresst und das darunter liegende Gestein – zum Beispiel Granit – gesprengt wird.

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Pilotanlage zur Lithiumproduktion bei Landau

Im Gegensatz zu dieser Methode, die mit kleinen Erdbeben tief im Boden arbeitet, funktioniert die „hydrothermale“ Methode, bei der vorhandene Wasserkanäle im Boden genutzt werden. Erdbeben gelten hier als unwahrscheinlich.

Trotz öffentlicher Proteste wurde die Genehmigung für weitere Geothermieanlagen am Oberrheingraben erteilt. Die zuständige Behörde in Baden-Württemberg ist jedoch zu dem Schluss gekommen, dass nur die hydrothermale Anlage unfallfrei zugelassen ist. In Rheinland-Pfalz sind beide Methoden noch erlaubt.

Der Ausbau der Geothermie muss also weitergehen – und damit auch das Potenzial zur Lithiumproduktion. Hier sind viele Unternehmen beteiligt. So betreibt das Unternehmen „Vulcan Energy Resources“ eine Pilotanlage zur Lithium-Produktion in der Nähe von Landau in Rheinland-Pfalz und plant acht weitere Projekte im Südwesten. Auch hier ist das Energieunternehmen EnBW in Zusammenarbeit mit dem KIT beteiligt.

Es besteht kein Zweifel, dass thermisches Lithium verwendet werden sollte, wenn die Produktion technisch sicher und wirtschaftlich ist. Experte Nitsch warnt jedoch vor Überoptimismus: „Angesichts der prognostizierten weltweiten Lithiumknappheit und der geplanten Batterieproduktion wird sich die Situation insbesondere für Deutschland bald verschlechtern. Lithium aus Geothermie wird erst mittelfristig nachgefüllt.

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