Geothermie könnte die Art und Weise, wie Lithium gewonnen wird, verändern

Der Südwesten Englands ist berühmt für seine dramatische Küste, die grüne Landschaft und die frischen Meeresfrüchte. Wenn alles nach Plan läuft, könnte in den nächsten Jahren ein weiteres Standbein der Region hinzukommen: die Lithiumgewinnung.

In der Grafschaft Cornwall werden Anstrengungen unternommen, die natürlichen Ressourcen der Region zu erschließen und eine Industrie zu gründen, die eines Tages sowohl erneuerbare Energie produzieren als auch eine lokale Lithiumquelle erschließen könnte.

Neben seiner Verwendung in Mobiltelefonen, Computern, Tablets und einer Vielzahl anderer Geräte, die für das moderne Leben stehen, ist Lithium von entscheidender Bedeutung für Elektrofahrzeuge und Batteriespeicher, zwei Technologien, die eine große Rolle bei der Umstellung unseres Planeten auf eine emissionsarme und emissionsfreie Zukunft spielen werden .

Beispiele dafür, wie sich dieser aufstrebende Sektor in den nächsten Jahren weiterentwickeln könnte, ist Geothermal Engineering Ltd, ein Unternehmen mit Sitz in der Nähe der kornischen Stadt Redruth, das sich auf die Entwicklung und den Betrieb von Geothermieprojekten spezialisiert hat.

Neben den geplanten Aktivitäten im Bereich der erneuerbaren Energien arbeitet GEL auch an einem Testprojekt, bei dem es um die Gewinnung von Lithium aus geothermischem Wasser geht. Es handelt sich um eine Zusammenarbeit mit einem anderen Unternehmen, Cornish Lithium, über ein Joint Venture namens GeoCubed.

„Ziel ist es zu zeigen, dass Lithiumhydroxid, ein Schlüsselbestandteil von Lithium-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge, in Cornwall aus natürlich vorkommendem geothermischem Wasser mit einem Netto-COXNUMX-Fußabdruck von Null hergestellt werden kann“, sagt GEL.

Das Projekt in Cornwall konzentriert sich auf die direkte Lithiumgewinnung (DLE). Laut dem National Renewable Energy Laboratory des US-Energieministeriums können die Technologien hinter DLE „grob in drei Hauptkategorien eingeteilt werden: Adsorption unter Verwendung poröser Materialien, die die Lithiumbindung, den Ionenaustausch und die Lösungsmittelextraktion ermöglichen“.

Auch wenn das Potenzial groß ist, warnt das NREL, dass es „eine anspruchsvolle Aufgabe bleibt“, die oben genannten Methoden auf das auszuweiten, was es als „volle Produktionsfähigkeit“ bezeichnet.

„Zum Beispiel ist die Entwicklung eines festen Materials, das sich nur mit Lithium verbindet, bei geothermischer Sole, die viele Mineralien und Metalle enthält, eine große Herausforderung“, heißt es.

Projekte wie das in Cornwall kommen zu einer Zeit, in der die Bedenken hinsichtlich Nachhaltigkeit und ESG zunehmen. Die Sicherheit globaler Lieferketten ist ein weiteres Problem, insbesondere wenn die überwiegende Mehrheit der Lithiumproduktion derzeit von Ländern wie Chile, China, Australien und Argentinien dominiert wird.

Vor diesem Hintergrund könnte die Kommerzialisierung weniger intensiver, lokalerer und leichter zugänglicher Methoden zur Lithiumbeschaffung in Zukunft von enormer Bedeutung sein.

Auch große Volkswirtschaften und Automobilhersteller planen, die Zahl der Elektrofahrzeuge auf unseren Straßen zu erhöhen. Gleichzeitig gibt es keine Anzeichen dafür, dass der Vorstoß zum Ausbau der Kapazitäten für erneuerbare Energien nachlässt.

Julia Poliscanova ist Senior Director für E-Mobilität bei Transport & Environment, einer Kampagnengruppe mit Sitz in Brüssel. Im Gespräch mit CNBC beschrieb sie Lithium als „unersetzlich für alle unsere grünen Übergänge“.

In Bezug auf die nachhaltige Beschaffung von Lithium und anderen Materialien sagte Poliscanova: „Mittel- bis langfristig ist klar, dass der überwiegende Teil davon aus zirkulären Geschäftsmodellen, insbesondere Recycling, stammen muss.“

Sie wies darauf hin, dass es in den nächsten Jahrzehnten ein „wirklich immenses Wachstum und eine enorme Nachfrage“ geben werde. Dies würde kurz- bis mittelfristig neue Extraktionstechniken erfordern.

Poliscanova vertiefte ihren Standpunkt und sagte, dass der Großteil des Lithiums, das im Jahr 2030 verwendet werden wird, noch nicht gefördert worden sei.

„Hier kommt geothermisches Lithium ins Spiel“, sagte sie, „denn das neue Lithium, die neuen Ressourcen, die wir … brauchen, müssen nachhaltig abgebaut werden und dürfen nur die geringsten Auswirkungen auf die Umwelt und unsere Gemeinden haben.“

Die Pilotanlage von GeoCubed im Wert von 4 Millionen Pfund (5.46 Millionen US-Dollar) wird sich auf eine Reihe direkter Lithiumextraktionstechnologien konzentrieren. Das übergeordnete Ziel besteht darin, schließlich eine kommerzielle Anlage im United Downs Deep Geothermal Power Project von GEL zu entwickeln.

In einem Interview mit CNBC skizzierte Ryan Law, Gründer und Geschäftsführer von GEL, die Chance, die sein Unternehmen nutzen wollte. Unter seiner Oberfläche beheimatet Cornwall viel Granitgestein, das wiederum einen hohen Lithiumgehalt aufweist, erklärte Law.

„Die Kombination aus dem Lithium-reichen Granitgestein und heißem Wasser – heißes Wasser kann mehr Lithium absorbieren – bedeutet, dass das Wasser, das wir bei United Downs an die Oberfläche bringen, um unser Kraftwerk anzutreiben, einen sehr hohen Lithiumgehalt hat“, sagte er .

„Der nächste Schritt ist: Wie bekommen wir es raus?“ Law fuhr fort: „Und das haben wir gemeinsam mit einer Reihe von Partnern untersucht.“

Zeiten ändern sich

GEL ist eines von mehreren Unternehmen, die Anlagen entwickeln möchten, die sich auf die direkte Lithiumextraktion konzentrieren. Neben GeoCubed arbeitet Cornish Lithium auch an einer Reihe anderer Projekte.

An anderer Stelle gab das in Australien notierte Unternehmen Vulcan Energy Resources im April 2021 bekannt, dass seine Pilotanlage zur direkten Lithiumgewinnung im deutschen Oberrheintal den Betrieb aufgenommen habe.

In den USA gab im November ein Unternehmen namens Controlled Thermal Resources bekannt, dass sein Bohrprogramm beim Hell's Kitchen Lithium and Power-Projekt in Kalifornien begonnen habe.

CEO Rod Colwell sagte damals, das Unternehmen sei „im Zeitplan, Ende 50 die ersten 2023 MW Grundlaststrom aus erneuerbaren Quellen und im Jahr 20,000 geschätzte 2024 Tonnen Lithiumhydroxid zu liefern.“

Das Hell's Kitchen-Projekt erregt die Aufmerksamkeit einiger großer Akteure. Im vergangenen Sommer sagte General Motors, man habe „sich darauf geeinigt, eine strategische Investitions- und kommerzielle Zusammenarbeit mit Controlled Thermal Resources einzugehen, um lokales und kostengünstiges Lithium zu sichern“.

„Als erster Investor erhält GM die ersten Rechte an Lithium, das in der ersten Phase des Hell's Kitchen-Projekts produziert wird, einschließlich einer Option auf eine mehrjährige Beziehung“, fügte der Autobauer später hinzu.

Die oben genannten Entwicklungen befinden sich in verschiedenen Stadien des Fortschritts, aber wenn sie in der Lage sind, in großem Maßstab zu produzieren, könnte dies zu einer grundlegenden Veränderung der Art und Weise der Lithiumgewinnung führen.

Nach Angaben des NREL stammt der Großteil des Lithiums aus „Tagebauminen oder lithiumhaltigem Salzwasser unterhalb von Salinen“.

Letzteres wird so beschrieben, dass Salzwasser, das Lithium enthält, „in große Becken gepumpt wird, wo es unter der Sonne verdunstet“.

Die Auswirkungen solcher Prozesse auf die Umwelt können erheblich sein. Das NREL sagt, dass sowohl der Tagebau als auch die Salzwüstenmethode „zu Landzerstörung, potenzieller Kontamination und hohem Wasserverbrauch führen können, insbesondere in Gebieten, die bereits unter Dürre und Wüstenbildung leiden.“ Hinzu kommt, dass sie auch viel Platz beanspruchen.

DLE hingegen ermöglicht eine „nachhaltigere Lithiumversorgung, einschließlich der Nutzung von Geothermie als erneuerbare Energiequelle für die Produktion“.

Poliscanova von Transport & Environment betonte weiterhin die Bedeutung von geothermischem Lithium als Ergänzung zu Recyclingbemühungen und Ideen für eine Kreislaufwirtschaft. Recycling, sagte sie später, sollte „oberste Priorität“ haben.

Tatsächlich sieht es so aus, als ob Recycling in Zukunft eine Schlüsselrolle spielen wird, insbesondere im Elektrofahrzeugsektor. Elon Musks Tesla beispielsweise gibt an, dass alle ausrangierten Lithium-Ionen-Batterien recycelt werden.

Und bereits im November gab der schwedische Batteriehersteller Northvolt bekannt, dass er seine erste Batteriezelle aus „100 % recyceltem Nickel, Mangan und Kobalt“ hergestellt habe.

Zurück in Cornwall wird das GeoCubed-Projekt fortgesetzt. Anfang dieses Monats gab das Unternehmen bekannt, dass es ein Unternehmen namens Ross-shire Engineering ausgewählt habe, um seine Pilotanlage mit Unterstützung in den Bereichen Engineering, Beschaffung, Bau und Inbetriebnahme (EPCC) zu versorgen.

In der Erklärung wurde auch auf einen von GEL im August 2021 durchgeführten elektrischen Tauchpumpentest verwiesen, bei dem „eine große Probe geothermischen Wassers“ entnommen wurde.

GeoCubed sagte, die Lithiumkonzentrationen in der Probe seien „ermutigend“ und fügte hinzu, dass „andere wichtige Nebenprodukte wie Cäsium, Rubidium und Kalium nachweislich in erhöhten Konzentrationen vorliegen“.

Wenn alles nach Plan läuft, wird die Pilotanlage Ende März dieses Jahres in Betrieb genommen.