Geothermie und Rohstoffabbau zusammen denken

Forschende des Fraunhofer IEG haben in einer Studie untersucht, wie sich Wärme und strategische Rohstoffe gleichzeitig aus dem Untergrund gewinnen lassen. Der Ausgangspunkt der Studie war: Heisses Tiefenwasser liefert Wärme für Netze und Industrie – und zugleich Lithium für Batterien. Welche Schlüsselfaktoren es für den Erfolg braucht legte die Forschungsgruppe in einer wissenschaftlichen Veröffentlichung dar.

Wasser aus mehreren Kilometern Tiefe enthalte nicht nur Energie, sondern auch gelöste Metalle. Sollte es möglich sein, diese Metalle einer Nutzung zuzuführen, könnte das Betreiben von Geothermieanlagen durch zusätzliche Erlöse finanziell attraktiver werden. Dieser Grundgedanke führte zu einer Studie des Fraunhofer IEG, die beispielhaft am Norddeutschen Becken zeigen soll, wie sich diese Ressourcen gemeinsam erschliessen lassen.

Lithium-Potenziale im Untergrund

Laut IEG enthalten die salzhaltigen Wässer in Norddeutschland relevante Mengen an Lithiummetall. In tiefen Sandsteinen können Konzentrationen von bis zu 600 Milligramm pro Liter auftreten. Das geschätzte Gesamtpotenzial im norddeutschen Becken soll bei bis zu 26,5 Millionen Tonnen Lithiummetall (entspricht 141 Millionen Tonnen handelbarem Lithiumcarbonat) liegen. Lithium wird für die Herstellung von Energiespeichern verwendet.

Die Forschenden haben, so das IEG, geologische Daten, Laboranalysen und Angaben zu Fördermengen, Konzentrationen und Wirkungsgraden zusammengebracht und können so standortspezifische Prognosen liefern, wie viel Lithium zu erwarten ist. Als grobe Daumenregel sollten für eine typische Geothermieanlage mehrere Tonnen Lithiumcarbonat pro Jahr und Anlage möglich sein, so die Forschenden.

Herausforderungen in der Umsetzung

Gemäss der Studie ist die Technologie zur Lithiumgewinnung bereits erprobt, befinde sich aber noch im Übergang zur industriellen Anwendung. Erste Pilotprojekte weltweit würden die Machbarkeit aufzeigen. Für eine wirtschaftlich tragfähige heimische Lithiumproduktion zählen die Studienautoren das Zusammenspiel von fünf Faktoren auf:

Ist im Untergrund ausreichend Lithium im Tiefenwasser gelöst und langfristig verfügbar?
Kann Tiefenwasser mit genügender Förderrate an die Oberfläche gebracht werden?
Ergänzen sich Wärme- und Rohstoffgewinnung technisch effizient?
Halten Werkzeuge und Materialien den anspruchsvollen Bedingungen im Untergrund stand?
Stimmen Umweltverträglichkeit, Genehmigungsfähigkeit und gesellschaftliche Akzeptanz?

«Heimische Lithiumproduktion funktioniert nur, wenn Geologie, Technik, Betrieb und Akzeptanz zusammenpassen», so Katharina Alms vom Fraunhofer IEG. «Für Energieversorger und Industrie heisst das: Der Erfolg liegt nicht nur im Rohstoff selbst, sondern im Systemverständnis des gesamten Untergrunds und der Anlagenintegration», wird Alms in der Medienmitteilung des IEG zitiert.