Lithium-Gewinnung mit grünem Strom

E-Mobilität hat auch in Zukunft hohen Lithiumbedarf (Foto: pixabay.com, Rudy und Peter Skitterians)

Stanford (pte004/23.08.2024/06:15) - Mit einer neuen Technologie lässt sich Lithium mit einer Kostenersparnis von 60 Prozent gegenüber heutigen Techniken gewinnen. Außerdem ist das von Wissenschaftlern der Stanford University ( https://www.stanford.edu/ ) entwickelte Verfahren deutlich umweltverträglicher, weil damit weniger Wasser, Chemikalien und Land verbraucht werden als bisher üblich. Allerdings funktioniert es nur mit Thermalwässern (Sole), die Lithium enthalten. Die Forschungsergebnisse ( https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2590238524004247 ) erschienen vor Kurzem im Fachjournal "Matter".

"Potenzieller Wendepunkt"

"Die unserem Ansatz innewohnenden Effizienz- und Kostenvorteile machen ihn zu einer vielversprechenden Alternative zu derzeitigen Extraktionstechniken und zu einem potenziellen Wendepunkt in der Lithiumversorgungskette", erläutert der leitende Forscher Yi Cui. Das Forschungsteam schätzt, dass sein Ansatz 3.500 bis 4.400 US-Dollar pro Tonne hochreines Lithiumhydroxid kostet, das kostengünstig in Lithiumcarbonat in Batteriequalität umgewandelt werden kann - verglichen mit etwa 9.100 Dollar pro Tonne für die vorherrschende Technologie zur Gewinnung von Lithium aus Sole. Die Produktion von Lithium aus Gestein ist noch weitaus teurer und umweltschädlicher.

Heutzutage wird Lithium aus Sole gewonnen, indem das Wasser verdampft wird, ein energieaufwändiger Prozess. Alternativ kann die Sole auch durch Umweltwärme eingedickt werden, doch das dauert Monate. Cui und sein Team setzen dagegen auf ein Elektrolyseverfahren, ähnlich dem zur Spaltung von Wasser in Wasser- und Sauerstoff. Als Energielieferant soll grüner Strom dienen, sodass der Prozess weitgehend klimaneutral abläuft. Dabei wird der Lithiumgehalt der Sole durch Abspalten von Wasser in mehreren Schritten drastisch erhöht.

Nebenprodukt der Geothermie

Wasser mit einer hohen Konzentration an Salzen, einschließlich Lithium, kommt in der Natur in einigen Seen, heißen Quellen und Grundwasserleitern sowie als Nebenprodukt bei der Erdöl- und Erdgasförderung und der Meerwasserentsalzung vor, außerdem in der Sole, die zur Nutzung von Erdwärme zu Heizzwecken und zur Stromerzeugung aus dem Untergrund gefördert wird. Experimentell wurde dieses Wasser auch in Deutschland schon genutzt, um Lithium zu gewinnen, allerdings nicht mit einem Elektrolyseverfahren.

Lithium spielt eine entscheidende Rolle für die Bekämpfung des Klimawandels. Einem Bericht der Unternehmensberatung McKinsey ( https://www.mckinsey.de/ )zufolge wird die Nachfrage nach Lithium von etwa einer halben Mio. Tonnen im Jahr 2021 auf drei bis vier Mio. Tonnen 2030 steigen. Der starke Zuwachs ist vor allem auf die Einführung von Elektrofahrzeugen und Systemen zur Speicherung erneuerbarer Energien zurückzuführen, die beide auf Batterien angewiesen sind. Angesichts des zunehmend schleppenden Absatzes von E-Autos dürfte der Bedarf zwar nicht ganz so rasant steigen, dennoch bleiben klimaschonende Gewinnungstechniken für Lithium extrem wichtig.

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