Lithium ist der zentrale Rohstoff für Lithium-Ionen-Akkus und spielt eine bedeutende Rolle für die Produktion von Smartphones, Elektroautos und Co. Bislang sind deutsche Hersteller auf Importe aus Australien, Argentinien, Chile und China angewiesen. Um diese geopolitische Abhängigkeit zu reduzieren, sucht Deutschland nach Wegen, Lithium im Inland zu gewinnen. Bereits frühere Studien hatten darauf hingedeutet, dass es beträchtliche Lithiumvorkommen in sogenannten hydrothermalen Fluiden geben könnte, also in heißem Tiefenwasser zwischen Gesteinsschichten. Am Oberrheingraben gibt es bereits mehrere Pilotprojekte, die Lithium in Geothermie-Anlagen aus dem ohnehin geförderten Tiefenwasser extrahieren.
Vielversprechende Vorkommen
Ein Team um Katharina Alms von der Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien IEG hat nun im Projekt Li+Fluid das Potenzial mehrerer weiterer deutscher Vorkommen untersucht. Im Fokus stand dabei zum einen das Norddeutsche Tiefland südlich von Hamburg. Hier hatten bereits frühere Studien Lithiumkonzentrationen von bis zu 600 Milligramm pro Liter Tiefenwasser nachgewiesen. Als vielversprechend gelten bereits Vorkommen ab einer Konzentration von 100 Milligramm pro Liter. Zusätzlich bezogen die Forschenden das Thüringer Becken in der Nähe von Erfurt ein.
Das Ergebnis: „Die geschätzte Gesamtkapazität über alle Zielhorizonte beträgt 4,73 Millionen Tonnen Lithiummetall mit einer möglichen Spanne von 0,39 bis 26,51 Millionen Tonnen“, berichtet das Forschungsteam. Die große Spannbreite erklären die Forschenden damit, dass sie einen regionalen Ansatz gewählt haben, der Verallgemeinerungen schwierig macht. Zudem sind die meisten Vorkommen noch nicht genau erforscht und lassen sich damit kaum einschätzen. Doch selbst wenn die niedrigsten Schätzungen zutreffen, könnte Deutschland damit mehrere Jahre seinen Eigenbedarf decken. Dieser liegt nach Schätzungen der Deutschen Rohstoffagentur bei bis zu 0,17 Millionen Tonnen im Jahr 2030.
Kombination mit Geothermie?
Besonders viel Lithium befindet sich der Studie zufolge in Tiefenwasser in geologisch alten Gesteinsschichten aus Rotliegend Sandstein, gefolgt von Zechstein Karbonat und Buntsandstein. Gerade in Norddeutschland könnte ein Zugang zu diesen Schichten durch Erdgas-Bohrlöcher möglich sein. „Die vielversprechendsten Ressourcen liegen jedoch in den gering durchlässigen permischen Lagerstätten“, erklären die Forschenden. „Um die potenziellen Ressourcen zu nutzen, sind daher neue Konzepte erforderlich, was Jahrzehnte dauern wird.“
Für eine wirtschaftliche Gewinnung von Lithium aus Tiefenwasser haben Alms und ihr Team auch eine mögliche Kombination mit norddeutschen Geothermie-Anlagen untersucht, die das heiße Wasser aus der Tiefe hochpumpen, um dessen Wärme zu nutzen. „Aus den geförderten heißen Tiefenwässern könnte in einem Nebenprozess das im Fluid gelöste Lithium abgeschieden werden“, erklärt Alms. Dafür müssen aber eine Reihe von Bedingungen erfüllt sein, darunter eine ausreichend hohe Fließrate des Untergrunds.
