43 Millionen Tonnen Lithium schlummern unter Deutschland: Neue Anlage soll Rohstoff aus der Tiefe holen

Lithium gehört zu den Rohstoffen, an denen sich entscheidet, wie unabhängig Europas Batterieindustrie künftig arbeiten kann. Für Elektroautos, Stromspeicher und viele elektronische Geräte wird das Metall in großen Mengen benötigt. In Deutschland gibt es bislang kaum eigene Förderung. In der Altmark in Sachsen-Anhalt könnte sich das ändern: Dort lagern nach Angaben von Neptune Energy rund 43 Millionen Tonnen Lithiumkarbonat-Äquivalent im Untergrund. Das Lithium steckt allerdings nicht in einem Erzvorkommen, sondern gelöst in heißem Thermalwasser in 3.000 bis 4.000 Metern Tiefe.

Neptune Energy versucht seit einiger Zeit herauszufinden, wie sich dieses Lithium technisch und wirtschaftlich gewinnen lässt. Wie das Unternehmen am 13. August mitteilte, beginnt nun die zweite Pilotphase. Gemeinsam mit dem Fraunhofer-Institut für Energieinfrastrukturen und Geothermie (IEG) hat das Unternehmen dafür eine neue Versuchsanlage entwickelt. Sie soll verschiedene Materialien testen, die Lithium-Ionen aus dem Tiefenwasser herauslösen können. Damit geht es bei dem Projekt inzwischen weniger um die Größe des Vorkommens als um die Frage, ob daraus später tatsächlich Lithium in industriellen Mengen gewonnen werden kann.

So soll Lithium in Deutschland aus Thermalwasser gewonnen werden

Das Verfahren heißt direkte Lithiumextraktion, kurz DLE. Dabei wird das lithiumhaltige Thermalwasser über Bohrungen an die Oberfläche gefördert. Anders als beim klassischen Bergbau muss dafür keine große Menge Gestein abgetragen werden. Auch riesige Verdunstungsbecken, wie sie etwa bei einigen Lithiumprojekten in Südamerika eingesetzt werden, sind für dieses Verfahren nicht vorgesehen.

In der ersten Pilotphase prüfte Neptune Energy verschiedene DLE-Technologien. Dazu gehörten Ionenaustauschverfahren und die sogenannte Adsorption. „Nach Tests mit Ionenaustausch- und Adsorptionsverfahren hat die Adsorptionstechnologie die vielversprechendsten Ergebnisse für die Bedingungen in der Altmark gezeigt“, sagt Joachim Sluet, der bei Neptune Energy für die Lithium-Pilotprojekte verantwortlich ist.

Adsorber ziehen Lithium-Ionen aus dem Tiefenwasser

Bei der Adsorption bleiben Lithium-Ionen an der Oberfläche eines speziellen Materials haften. Dieses Material wird Adsorber genannt. Anschließend lassen sich die Ionen wieder lösen. Übrig bleibt eine stark lithiumhaltige Flüssigkeit, aus der zunächst Lithiumchlorid entsteht. Daraus können später Lithiumkarbonat oder Lithiumhydroxid-Monohydrat hergestellt werden. Beide Stoffe werden für die Produktion moderner Batterien benötigt.

In der neuen Pilotphase sollen unterschiedliche Adsorbermaterialien untersucht werden. Für die erste Testreihe liefert Evonik Catalysts ein Material, das sich laut Neptune Energy bereits in Vorversuchen als stabil und leistungsfähig erwiesen hat. Das Unternehmen unterstützt die Versuche zudem mit technischem Know-how. Geprüft werden soll vor allem, welches Material unter den chemischen Bedingungen des Thermalwassers zuverlässig arbeitet und sich für einen späteren Dauerbetrieb eignet.

Neue Anlage verarbeitet bis zu 1.000 Liter pro Tag

Die gemeinsam mit dem Fraunhofer IEG entwickelte Pilotanlage kann nach Angaben von Neptune Energy bis zu 1.000 Liter Thermalwasser pro Tag verarbeiten. Die Lithiumextraktion läuft dabei unter Ausschluss von Sauerstoff. Drei Adsorbersäulen arbeiten nebeneinander, sodass Lithium-Ionen gebunden und wieder freigesetzt werden können, ohne den gesamten Prozess nach jedem Schritt vollständig anzuhalten.

Der Aufbau soll Erkenntnisse darüber liefern, wie sich das Verfahren später vergrößern lässt. „Durch die mit dem Fraunhofer IEG entwickelte DLE-Pilotanlage gewinnen wir wichtige Erkenntnisse für die Auswahl des optimalen Adsorbermaterials für das Thermalwasser der Altmark“, sagt Axel Wenke, Director New Energy & Business Development bei Neptune Energy. Damit rücke das Unternehmen der industriellen Produktion einen Schritt näher.

© Neptune Energy Die neue Pilotanlage verarbeitet bis zu 1.000 Liter Thermalwasser pro Tag und soll zeigen, welches Adsorbermaterial Lithium besonders zuverlässig bindet. © Neptune Energy

43 Millionen Tonnen sind noch keine förderbare Reserve

Bei den von Neptune Energy angegebenen 43 Millionen Tonnen handelt es sich um Lithiumkarbonat-Äquivalent, kurz LCE. Die Zahl beschreibt eine geologisch bewertete Ressource. Sie bedeutet nicht, dass diese gesamte Menge später tatsächlich gefördert werden kann. Wie viel Lithium wirtschaftlich nutzbar ist, hängt unter anderem von Förderkosten, Technik, Genehmigungen und der langfristigen Leistungsfähigkeit der Anlagen ab.

Für das Projekt nennt Neptune Energy dennoch bereits konkrete Produktionsziele:

Ab 2030 soll die kommerzielle Lithiumproduktion schrittweise beginnen.
In den 2030er-Jahren sollen jährlich bis zu 25.000 Tonnen LCE entstehen.
Diese Menge entspräche nach Unternehmensangaben dem Lithiumbedarf für Batterien von rund 500.000 Elektroautos pro Jahr.

Lithium aus Deutschland soll ab 2030 in größerem Maßstab kommen

Bis zur geplanten Produktion sind weitere Tests nötig. Die aktuelle Pilotphase soll zunächst klären, welches Adsorbermaterial sich für das Tiefenwasser der Altmark am besten eignet. Danach muss sich zeigen, ob das Verfahren auch über längere Zeit zuverlässig funktioniert und sich wirtschaftlich auf größere Anlagen übertragen lässt.

Sollte das gelingen, könnte die Altmark einen Teil des europäischen Lithiumbedarfs aus heimischer Förderung decken. Statt neue Tagebaue anzulegen, würde Neptune Energy dafür eine Region nutzen, die seit Jahrzehnten durch Erdgasförderung und tiefe Bohrungen geprägt ist. Der nächste Schritt findet deshalb nicht in einer Mine statt, sondern in einer Pilotanlage, die täglich bis zu 1.000 Liter Thermalwasser verarbeitet.

Kurz zusammengefasst:

Unter der Altmark lagern laut Neptune Energy rund 43 Millionen Tonnen Lithiumkarbonat-Äquivalent im Thermalwasser.
Eine neue Pilotanlage testet Adsorbermaterialien, die Lithium-Ionen aus Wasser in 3.000 bis 4.000 Metern Tiefe herauslösen sollen.
Ab 2030 plant Neptune Energy eine schrittweise Produktion von bis zu 25.000 Tonnen LCE pro Jahr.

Übrigens: Lithium muss nicht nur neu aus der Tiefe gefördert werden – Forscher holen den Rohstoff auch mit einem Stromreaktor aus alten E-Auto-Batterien zurück. Mehr dazu in unserem Artikel.