Angesichts unsicherer globaler Rohstofflieferketten gewinnen heimische Ressourcen zunehmend an Bedeutung. Im Verbundprojekt RoLiXX arbeiten Forschende der Fraunhofer IEG gemeinsam mit Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft daran, Lithium aus Tiefenwässern des Norddeutschen Beckens nutzbar zu machen. Dafür entwickeln sie Verfahren, die sowohl zuverlässig arbeiten als auch flexibel an die jeweiligen Eigenschaften der Sole angepasst werden können. Im Rahmen des vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) mit rund 2,8 Millionen Euro geförderten Projekts wird nun eine mobile und adaptive Pilotanlage erprobt.
»Europa braucht eigene Quellen für strategische Rohstoffe. Mit RoLiXX zeigen wir, wie sich kritische Rohstoffe wie Lithium regional fördern lassen«, sagt Tilman Cremer, Projektleiter am Fraunhofer IEG. »Unser Ansatz setzt auf vorhandene Infrastruktur und auf Verfahren, die wirtschaftlich, effizient und nachhaltig sind. Mit der Erschließung der Lithiumvorkommen im Norddeutschen Becken könnte Deutschland in Zukunft eine zentrale Rolle bei der Deckung des deutschen und europäischen Bedarfs einnehmen.«
Lithiumvorkommen im Norddeutschen Becken im Fokus
RoLiXX verfolgt zwei zentrale Forschungsansätze. Im geowissenschaftlichen Teil untersuchen die Projektpartner, in welchen mineralogischen Phasen Lithium im Untergrund vorkommt, unter welchen Bedingungen es freigesetzt wird und welchen Einfluss hydrothermale Prozesse, Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen sowie Gesteinsumformungen (Diagenese) haben. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, die Verteilung und Anreicherung von Lithium in Thermalwässern des Norddeutschen Beckens besser vorherzusagen.
Im Mittelpunkt steht dabei das Rotliegend – eine rund 300 Millionen Jahre alte Gesteinsabfolge aus Sandsteinen und Vulkaniten in Tiefen von drei bis fünf Kilometern. Diese Formation gilt als besonders aussichtsreich für lithiumhaltige Tiefenwässer. Anhand von Proben und Daten bestehender Tiefbohrungen soll die Herkunft und Verteilung des Lithiums zwischen der niederländischen und der polnischen Grenze erstmals systematisch untersucht und wissenschaftlich bewertet werden.
Technische Herausforderungen der Lithiumextraktion
Der zweite Schwerpunkt des Projekts liegt auf der Gewinnung von Lithium aus salzhaltigen Thermalwässern, wie sie beispielsweise in Geothermieanlagen genutzt werden. Damit eröffnet sich für die Energiewirtschaft die Möglichkeit, geothermische Wärmegewinnung mit der Förderung strategischer Rohstoffe zu verbinden. Zu den wesentlichen Herausforderungen zählen Korrosionsprozesse an metallischen Werkstoffen sowie die Ausfällung von Mineralien infolge von Druck- oder Temperaturänderungen. Solche Ablagerungen können den Betrieb von Extraktionsanlagen beeinträchtigen. Ziel des Projekts ist daher die Entwicklung einer wirtschaftlichen Lithiumextraktion ohne störende Feststoffbildung.
Darüber hinaus untersucht RoLiXX die gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen einer heimischen Lithiumgewinnung. Geplant sind unter anderem eine Ökobilanzierung, Analysen zur gesellschaftlichen Akzeptanz, regionalökonomische Bewertungen sowie die Ableitung politischer Handlungsempfehlungen. Auf dieser Grundlage sollen Rahmenbedingungen für zukünftige Projekte im Rotliegend entwickelt werden.
Quelle: Fraunhofer IEG Im Projekt RoLiXX wird eine anpassbare Pilotanlage Lithium aus salzhaltigem Tiefenwasser gewinnen. Der Prototyp ist flexibel, um die Prozessparameter und Inhibitoren auf das Tiefenwasser an verschiedenen Einsatzorten maßgeschneidert anzupassen.
Mobile Pilotanlage für den Praxistest
Die Fraunhofer IEG übernimmt im Projekt die Überführung wissenschaftlicher Erkenntnisse in die technische Anwendung. Dafür adaptieren und betreiben die Forschenden eine mobile Pilotanlage zur Gewinnung von Lithium aus salzhaltigem Tiefenwasser. Im Fokus stehen eine stabile Prozessführung ohne feste Rückstände sowie die Anpassbarkeit an unterschiedliche Wasserzusammensetzungen.
Unter realitätsnahen Bedingungen im Kubikmetermaßstab untersucht das Team Wirtschaftlichkeit, Skalierbarkeit und Umweltwirkungen der Verfahren. Die Ergebnisse sollen Energieversorgern und Industrieunternehmen als Grundlage dienen, um die Kombination von Geothermie und Rohstoffgewinnung bewerten zu können.
Mit einem Gewicht von rund 250 Kilogramm und einem Volumen von etwa zwei Kubikmetern lässt sich die Anlage per Gabelstapler und Transporter an verschiedene Einsatzorte bringen.
»Unsere Pilotanlage haben wir bewusst so konzipiert, dass sie mobil ist, aber sich auch leicht an Tiefenwässer verschiedener Zusammensetzung anpassen lässt. So könnten viele Thermalwasserbetreiber rasch und einfach die Machbarkeit prüfen und die Wirtschaftlichkeit eigener Lithiumextraktion abschätzen«, erklärt Tilman Cremer.
Verbundprojekt mit Partnern aus Forschung und Industrie
RoLiXX – Rotliegend als Lithiumressource im Norddeutschen Becken – von der EXploration zur EXtraktion – ist ein vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördertes Verbundprojekt (Förderkennzeichen: 03G0941D). Neben der Fraunhofer IEG sind das GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, die TU Berlin, das Institut für Ökologische Wirtschaftsforschung sowie die Neptune Energy Innovations GmbH als industrieller Partner und Projektkoordinator beteiligt. Assoziierte Partner sind die Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) und die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR).
Die Arbeiten unterstützen die Ziele des europäischen Critical Raw Materials Act, der eine sichere Versorgung mit strategischen Rohstoffen anstrebt. Das Gesamtfördervolumen des auf drei Jahre angelegten Projekts beträgt 2,8 Millionen Euro.
