Lithium made in Germany

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Schlechte Wahl: argentinische Salzseen
Schlechte Option: Der Bergbau am argentinischen Salzsee „Salar del Hombre Muerto“ senkt den Grundwasserspiegel. © IMAGO-Bilder

Auch wichtige Batterierohstoffe lassen sich hier gewinnen – und das umweltschonend.

Lithium ist ein Alkalimetall. Für Batterien wird ein Rohstoff verwendet, der als „weißes Gold“ bekannt ist. Ohne ihn funktioniert kein Handy oder Laptop, aber auch kein E-Auto oder grüner Elektrospeicher. Sie ist damit ein wichtiger Treibstoff für die Energiewende. Bislang ist Lithium ein reines Importprodukt, doch könnte Deutschland laut einer neuen Studie einen erheblichen Teil des Eigenbedarfs decken. Quelle: Thermalwasser.

Bisher stammt das Material für Lithium-Ionen-Batteriezellen aus dem Hauptproduktionsland Australien und dem südamerikanischen Dreieck Argentinien-Bolivien-Chile. Beim Abbau kommt es zu großen Umweltschäden. In Australien wird Lithium mit hohem Energieaufwand aus festem Gestein gewonnen, was zu einem großen Überangebot führt. In Südamerika kommt es aus Salzseen. Die lokale Bevölkerung leidet unter dem Bergbau, der den Grundwasserspiegel sinken lässt.

Lithium kann aber auch als Nebenprodukt durch Erdwärme aus tiefen Erdschichten, unter anderem in Deutschland, im Oberrheingraben gewonnen werden. Derzeit wird es zum Beispiel in einer Pilotanlage im Geothermiekraftwerk Bruchsal getestet.

Akkus werden überall benötigt – und Lithium mit ihnen

Der Bedarf an neuen Lithiumquellen ist enorm. Die Nachfrage nach Rohstoffen steigt weltweit rasant, die Preise steigen und es drohen Lieferengpässe, da die E-Mobilität und der Bedarf an Stromspeichern im Zuge der Energiewende rasant zunehmen werden. Obwohl an alternativen Materialien für Batterien geforscht wird, gibt es noch keine marktfähigen Lösungen mit gleicher Leistung. Ohne Lithium geht es eine Zeit lang nicht. Welchen Beitrag die Geothermie dazu leisten kann, hat ein Forschungsteam des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) ermittelt. Die Folge: Deutschland wird zwar in der Batterieproduktion nicht autark, aber unabhängiger von Importen.

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Wenn alle bisher geeigneten Geothermiestandorte mit entsprechenden Anlagen ausgestattet werden, schätzt das KIT eine potenzielle Jahresproduktion von 2600 bis 4700 Tonnen Lithiumcarbonat. „Damit können wir etwa zwei bis 13 Prozent des Jahresbedarfs der geplanten Batterieproduktion in Deutschland decken“, sagt KIT-Forscher Fabian Nitschke. Es ist jedoch möglich, die Produktion durch den Bau neuer Geothermiekraftwerke weiter zu steigern; Natürlich dauert es mindestens fünf Jahre, bis ein neu geplantes Kraftwerk in Betrieb geht.

Lithium kann mit geothermischer Energie hergestellt werden

Der Oberrheingraben ist eine der interessantesten Regionen Deutschlands für Geothermie, wo die Nutzung von Wärme aus der Tiefe besonders vorteilhaft ist – man muss nicht so 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 in Brüssel, Insheim und Landau und zwei auf französischer Seite in Saltz-sous-Forets und Rittershofen.

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Die Lithiumproduktion kann direkt hinzugefügt werden, ohne die Wärme- oder Stromerzeugung zu unterbrechen. Die hier eingesetzte Abbautechnologie gilt als sehr umweltfreundlich: Anders als im Lithium-Dreieck Argentinien-Bolivien-Chile, wo der Rohstoff durch einen mehrmonatigen Verdunstungsprozess gewonnen wird, enthält das geförderte Wasser Lithium. Hier wird es an die Chemikalie gebunden, aus der es wieder getrennt wird. Die Chemikalie wird dann recycelt.

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: 2006 und 2019 zum Beispiel, 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 unter der Erde 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, indem sie vorhandene Wasserkanäle im Boden nutzt. Die Erdbebenwahrscheinlichkeit gilt hier als gering.

Gegen den Widerstand der Bevölkerung wurden Genehmigungen für weitere Geothermieanlagen im Oberrheingraben erteilt. Allerdings hat die zuständige Behörde in Baden-Württemberg aus Unfällen geschlossen, dass nur das hydrothermale Verfahren zugelassen ist. In Rheinland-Pfalz sind beide Methoden noch erlaubt.

Die Geothermie muss also weiter ausgebaut werden – und mit ihr die Produktionskapazitäten für Lithium. Hier sind viele Unternehmen beteiligt. Das Unternehmen „Vulcan Energy Resources“ betreibt beispielsweise eine Pilotanlage zur Lithiumproduktion bei Landau in Rheinland-Pfalz, acht weitere Projekte sind im Südwesten geplant. Auch das Energieunternehmen EnBW engagiert sich hier mit dem KIT.

Es steht außer Frage, dass thermisches Lithium verwendet werden sollte, wenn das Produkt technisch sicher und wirtschaftlich ist. Experte Nietzsche warnt jedoch vor übertriebenem Optimismus: „Angesichts des prognostizierten globalen Lithiumdefizits und der geplanten Batterieproduktion, insbesondere für Deutschland, wird sich die Situation schnell verschlechtern. Lithium aus Geothermie kann nur mittelfristig nachgefüllt werden.

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