Lithium von hier

Thermalwasser als Lithium-Quelle

In dieser Lage ist ein Plan sehr willkommen, der es ermöglicht, gleichsam zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen. Und ein solcher Plan existiert: Unter anderem das Karlsruher Unternehmen Vulcan Energie Ressourcen will für die europäische Batterieindustrie Lithium auf CO2-neutrale Weise gewinnen – und zwar im Oberrheingraben. Dort gibt es in 2500 bis 4500 Metern Tiefe lithiumhaltiges Thermalwasser in unterirdischen Reservoiren.

Die deutsche Unternehmenstochter des börsennotierten australischen Unternehmens Vulcan Energy Ressources möchte aus diesem Wasser, das in Geothermieanlagen an die Oberfläche befördert wird, Lithiumchlorid abscheiden. Die Wärme des Wassers soll als Energiequelle für diesen Extraktionsvorgang dienen. „Grundsätzlich sehen wir die Technologie sehr positiv. Flächenverbrauch und Umweltkosten wären gering, genauso die Transportkosten“, kommentiert Valentin Goldberg vom Karlsruher Institut für Technologie.

Ab Ende 2025 will Vulcan in die kommerzielle Produktion gehen und in der darauffolgenden Zeit sechs Geothermieprojekte umsetzen. Ab dann könnten jährlich mehrere Zehntausend Tonnen reines Lithium gewonnen werden. Vulcan hat für sein Vorhaben seit Mitte 2020 bereits mehr als 300 Millionen Euro von Investoren sowie an der Börse eingesammelt. Außerdem schloss das Unternehmen bereits bindende Abnahmeverträge für das Lithium, unter anderem mit den Autokonzernen Renault, Volkswagen und Stellantis.

„Wie viel Lithium tatsächlich gewonnen werden kann, ist von der standortabhängigen Fließrate, der Größe des Reservoirs und der Lithium-Konzentration im Wasser abhängig“, erläutert Goldberg. Im Oberrheingraben enthält ein Liter Thermalwasser 160 bis 190 Milligramm Lithium. Das ist eine geringere Konzentration als im unterirdischen Wasser der südamerikanischen Salzwüsten, das 300 bis 1600 Milligramm Lithium pro Liter enthält. Ob es sich angesichts der internationalen Konkurrenz lohnt, das Lithium aus dem Thermalwasser zu gewinnen, steht und fällt mit einer Frage: Wie gut gelingt es, die vergleichsweise geringen Mengen des Metalls zu extrahieren?

Vom Laborexperiment zur Anlage

Ein Team um Goldberg bestätigt in zwei aktuellen Übersichtsartikeln in der Fachzeitschrift „Grundwasser“ zwar, dass die Extraktion von Lithium aus Thermalwasser vielfach erfolgreich im Labor durchgeführt wurde – mit Effizienzen zwischen 50 und 90 Prozent. Doch sämtliche Methoden müssten noch Hürden bei einer Integration in einen Kraftwerksprozess überwinden, meint der KIT-Forscher. „Extraktionseffizienzen am unteren Ende der Bandbreite der Laborexperimente sind plausibler als die vielfach diskutierten, optimistischeren Szenarien.“

Die Firma Vulcan hat Anfang 2022 ein Geothermiekraftwerk in Insheim bei Landau in der Pfalz erworben und dort eine Pilotanlage errichtet, die rund um die Uhr läuft und Hunderte von Gramm Lithiumchlorid pro Monat produziert. Seit Ende 2022 wird nach Unternehmensangaben eine Demonstrationsanlage aufgebaut, die rund 500 Mal so groß ist und monatlich Lithiumchlorid im Tonnenmaßstab produzieren soll. Außerdem vermeldet Vulcan, dass es gelungen sei, einen Sorbenten zu entwickeln, der Lithium besser abtrennt als entsprechende handelsübliche Stoffe.

Aus den existierenden Geothermiekraftwerken in Deutschland und im französischen Teil des Oberrheingrabens lassen sich nach einer Studie der KIT-Wissenschaftler um Goldberg jährlich höchstens 1500 Tonnen Lithium herausholen. „Um die von Vulcan ursprünglich angepeilten 12.000 Tonnen Lithium pro Jahr zu gewinnen, müsste das Unternehmen mehrere Dutzend neue Tiefbohrungen durchführen“, sagt Goldberg.

Ob das realistisch ist, hängt nicht nur von geeigneten Standorten ab, sondern auch von der gesellschaftlichen Akzeptanz und Unterstützung. Es haben sich Bürgerinitiativen formiert, die unter anderem befürchten, dass Schadstoffe in die Umwelt und in das Grundwasser gelangen. Vulcan versichert dagegen, dass alle im Thermalwasser gelösten Stoffe bis auf das Lithium in einem geschlossenen Kreislauf wieder in den Untergrund zurückgelangen. Trinkwasserführende Schichten würden zwar durchbohrt, aber abgedichtet.

Sorge vor Erdbeben

Die wohl größte Sorge der Bürgerinitiativen ist, dass durch die Bohrungen Erdbeben ausgelöst werden. Sie verweisen dabei auf ein – inzwischen eingestelltes – Tiefengeothermie-Projekt im französischen Vendenheim, wo die Erde nach Bohrungen 2019 mehrfach bebte und Häuser beschädigt wurden. „Wir haben nach Gesprächen mit Bürgerinitiativen den Eindruck, dass nur einzelne Mitglieder die Geothermie und die Lithium-Gewinnung vollkommen ablehnen“, so Goldberg. „Im Vordergrund steht eine berechtigte Forderung: Es muss vorab geklärt sein, wer bei eventuell auftretenden Schäden haftet. Damit verknüpft ist, dass in einem solchen Fall schnelle Hilfe und finanzieller Ausgleich gewährleistet ist.“

Vulcan-Geschäftsführer Horst Kreuter jedenfalls geht davon aus, dass die Bürgerinitiativen die Pläne des Unternehmens nicht durchkreuzen werden. Dabei bezieht er sich vor allem auf die Rückmeldung der Teilnehmer von Informationsveranstaltungen und Roadshows, die Vulcan durchführt. „Die große Mehrheit in der Bevölkerung befürwortet unser Vorhaben und steht hinter unserem Projekt“, ist Kreuter überzeugt. Unterstützung aus der Politik gibt es auch. So will sich Baden-Württembergs Ministerpräsident Winfried Kretschmann für die Erschließung von Lithium aus dem Oberrheingraben einsetzen.