Een wereld zonder lithium is ondenkbaar in de 21e eeuw. Mobiele telefoons, elektrische auto’s, dataopslag. Lithium is essentieel voor de batterijen die deze apparaten van stroom voorzien. Er worden jaarlijks miljoenen tonnen gewonnen in Afrika, Australië en Zuid-Amerika. Onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) hebben nu echter een manier gevonden om in Duitsland lithium te produceren. De grondstof kan uit diepe wateren worden gewonnen in geothermische installaties in de Boven-Rijnse laagvlakte. Dat is een laagvlakte in het zuidwesten van Duitsland ten noordoosten van Frankrijk.
“Volgens onze inzichten kan het tot 200 milligram per liter zijn”, stelt geowetenschapper Dr. Jens Grimmer van het Instituut voor Toegepaste Geowetenschappen (AGW) van het KIT: “Als we consequent gebruik maken van dit potentieel, zouden we een aanzienlijk deel van onze vraag in Duitsland kunnen dekken. De reden waarom dit lithium tot nu toe niet kon worden gepromoot, is dat er geen geschikt proces was om het op een kosteneffectieve, milieuvriendelijke en duurzame manier te ontwikkelen.
Grimmer heeft nu een dergelijk proces ontwikkeld samen met zijn onderzoekscollega Dr. Florencia Saravia van de Research Unit van de Duitse Technische en Wetenschappelijke Vereniging voor Gas en Water (DVGW) aan het Engler-Bunte Institute (EBI) van het KIT. “In een eerste stap worden de lithium-ionen uit het thermale water gefilterd. In een tweede stap worden ze verder geconcentreerd, tot het lithium als zout kan neerslaan”, zegt Grimmer. Het KIT heeft al een octrooi aangevraagd voor deze procedure.
Slechts minimale milieuschade
Het Grimmer-Saravia-procedé verschilt van de traditionele methoden voor de productie van lithium uit de Zuid-Amerikaanse zoutmeren en Australische harde gesteenten doordat de bestaande infrastructuur van geothermische installaties wordt gebruikt. Er stroomt tot twee miljard liter thermaal water per jaar doorheen.
Na gebruik wordt het thermale water teruggevoerd naar de ondergrond. Er komen dus geen schadelijke stoffen vrij en de geothermische elektriciteits- en warmteproductie wordt niet verstoord, aldus de onderzoekers. Het lithium kan in de warmwaterkringloop van de geothermische fabriek binnen enkele uren continu worden gewonnen. De verrijking in de Zuid-Amerikaanse zoutmeren daarentegen duurt enkele maanden en is sterk afhankelijk van het weer. Bij conventionele lithiumproductie kan een zware regenbui een vertraging van weken of zelfs maanden veroorzaken. En het nieuwe proces heeft nog een ander voordeel: het is mogelijk om tegelijkertijd andere zeldzame elementen zoals rubidium of cesium uit het thermaal water te halen. Deze zijn bijvoorbeeld nodig in de laser- en vacuümtechnologie.
“Regionale waardeketens”
Aangezien de technisch-energetische mogelijkheden van een geothermische installatie worden gebruikt, onderscheidt dit proces zich ook zeer positief in de CO2-balans van de traditionele processen: “We exporteren veel milieuproblemen naar derde landen om onze levensstandaard te behouden en te verbeteren. Met dit proces kunnen we onze verantwoordelijkheid nemen en belangrijke grondstoffen voor moderne technologieën op een milieuvriendelijke manier binnen de eigen grenzen produceren”, zegt Saravia. “Bovendien kunnen we regionale waardeketens opbouwen, banen creëren en tegelijkertijd de geopolitieke afhankelijkheid verminderen”.
Grootschalige fabriek
De twee wetenschappers ontwikkelen nu samen met partners uit de industrie een testfaciliteit. Het eerste prototype wordt dan in een geothermische installatie in de Boven-Rijnse laagvlakte opgesteld. Daar wordt “in eerste instantie enkele kilo’s lithiumcarbonaat of lithiumhydroxide gewonnen”. Als de tests succesvol zijn, zeggen de onderzoekers dat ze van plan zijn om een grootschalige fabriek te bouwen. “Het zou dan mogelijk zijn om enkele honderden tonnen lithiumhydroxide per jaar in de geothermische fabriek te produceren.” Volgens informatie van het KIT zouden aan de Duitse en Franse kant van de laagvlakte enkele duizenden tonnen lithium per jaar gewonnen kunnen worden.
Coverfoto: Met de door het KIT ontwikkelde methode kunnen jaarlijks duizenden tonnen lithium aan de Duitse en Franse kant van de Boven-Rijnse laagvlakte worden gewonnen. (Foto: Amadeus Bramsiepe, KIT)
Lees via deze link meer artikelen over lithium.
