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In der Oberrheinischen Tiefebene: Das Lithium wird für Jahrzehnte sprudeln

In Süddeutschland wird Lithium bald in Geothermieanlagen gefördert. Eine Studie hat ermittelt, wie groß die Vorkommen sind.



Das Lithium aus dem Untergrund kann lange sprudeln: Eine Forschungsgruppe des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) hat untersucht, wie groß die Vorkommen des Rohstoffs in Deutschland sind.

Bereits mit den bestehenden Geothermiebohrungen könnte über mehrere Jahrzehnte zuverlässig Lithium gefördert werden. "Theoretisch könnten bestehende Geothermiekraftwerke im Oberrheingraben und im Norddeutschen Becken zwischen zwei und zwölf Prozent des jährlichen Lithiumbedarfs in Deutschland decken", sagte Valentin Goldberg vom Institut für Angewandte Geowissenschaften (AGW) des KIT.

Die Frage, die sich Goldberg und sein Team stellten, ist, wie lange das Lithium gefördert werden kann und wann sich die Lagerstätten erschöpfen. Das Lithium ist im Thermalwasser gelöst. Das bedeutet, Verfahren zur Analyse aus dem konventionellen Bergbau konnten hier nicht eingesetzt werden.

"Das im Wasser gelöste Lithium kommt in einem weitverzweigten Netzwerk aus Klüften und Hohlräumen im Gestein vor. Es ist aber nur punktuell über einzelne Bohrungen zugänglich", erläutert Fabian Nitschke vom AGW. "Die Größe des Reservoirs hängt daher von der Wassermenge ab, die über die Bohrungen hydraulisch erschlossen werden kann."

Wie viel Lithium gewonnen werden kann, hängt von der Menge des aus der Tiefe geförderten Wassers ab, vom Lithiumgehalt darin und davon, wie viel Lithium pro Zeiteinheit extrahiert werden kann. Dazu nutzte das Team eine dynamische Transportmodellierung, bei der thermische, hydraulische und chemische Prozesse gekoppelt betrachtet wurden. Ähnliche Modelle seien aus der Öl- und Gasindustrie bekannt, bisher aber noch nicht auf Lithium angewendet worden, sagte Nitschke.

Berücksichtigt werden musste schließlich noch, dass das geförderte Thermalwasser anschließend wieder in den Untergrund zurückgepumpt wird. Die Ergebnisse zeigen, dass die Lithiumkonzentration in der Förderbohrung im ersten Drittel des Betrachtungszeitraums von 30 Jahren durch Verdünnung zwischen 30 und 50 Prozent abnimmt. Danach jedoch nähert sie sich einem konstanten Wert an. "Das ist auf das offene Kluftsystem zurückzuführen, das kontinuierlich frisches Tiefenwasser aus anderen Richtungen nachliefert", sagt Nitschke.

Lithium ist ein wichtiger Rohstoff für Akkus etwa von Elektroautos. Bisher kommt er meist aus Südamerika. Das Tiefengrundwasser unter der Oberrheinischen Tiefebene hat einen sehr hohen Lithiumgehalt. Etwa seit der Jahrtausendwende wird dort das Thermalwasser für Tiefengeothermie genutzt. Die Idee ist, Geothermie und Lithium-Abbau zu kombinieren. Das deutsch-australische Unternehmen Vulcan Energie nimmt gerade eine Demonstrationsanlage für die kommerzielle Lithiumproduktion in Betrieb.

Das KIT veröffentlichte seine Ergebnisse in der Fachzeitschrift Energies. Für Vulcan und andere Akteure fallen die positiv aus: "Nach unseren Erkenntnissen ist ein Abbau mit geringen Umweltkosten über viele Jahre möglich", resümierte Goldberg.

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