Lithiumhydroxid-Extraktion: Eine Machbarkeitsstudie Von Vulcan Energy

2023 Autor: Isabella Ferguson | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-08-03 14:08

Bei CleanTechnica stellen wir neue und oft bahnbrechende Technologien vor, die unsere Welt in Richtung Null-Emissionen führen können. Viele unserer Artikelideen stammen von Mitgliedern der Cleantech-Welt, die ihre Erkenntnisse und Innovationen teilen möchten, um unsere Leser zu informieren. Als wir also die Gelegenheit erhielten, den Lithiumhydroxid-Extraktionsprozess von Vulcan Energy Zero Carbon durch ihre jüngste Vormachbarkeitsstudie zu überprüfen, waren wir fasziniert.

Im Dezember 2020 wird die neue EU-Batterieverordnung, von der Maroš Šefčovič, der Vizepräsident der Europäischen Kommission, bemerkt, „eine unmittelbare Auswirkung auf den Markt haben, der bisher nur vom Preis bestimmt wurde“.

Verantwortungsvolle Beschaffung: Neue verbindliche Verfahren zur Sicherstellung einer nachhaltigen und ethischen Beschaffung von Rohstoffen wie Lithium.

• CO2-Fußabdruck: Alle in Europa verkauften Batterien müssen ihren CO2-Fußabdruck angeben. Dies erfolgt in einem 3-Schritte-Ansatz: 1: Deklaration (2024), 2: Klassifizierung (2026), 3: Schwellenwert (2027). Batterien mit dem höchsten CO2-Fußabdruck werden in Europa verboten.

• Rückverfolgbarkeit: Alle in Batterien verwendeten Rohstoffe müssen gemäß den von der OECD anerkannten Richtlinien für nachhaltige Beschaffung beschafft werden. Dank Blockchain-Technologie ist jeder

  Batterie wird einen digitalen Reisepass haben, der alle Komponenten vorgeschaltet verfolgt.

Thierry Breton, EU-Kommissar, fügt hinzu: „Wir sind zu 100 % von Lithiumimporten abhängig. Die EU wird, wenn sie den richtigen Umweltansatz findet, in einigen Jahren autark sein und ihre Ressourcen nutzen.“

Das australische Explorationsunternehmen Vulcan Energy Resources Ltd. hofft, einer der führenden Anbieter von Lithiumhydroxid in Batteriequalität zu werden, einem Material, das für die Fahrzeugelektrifizierungsstrategien der Automobilindustrie von zentraler Bedeutung ist. Mit einem CO2-Fußabdruck von „Null“ist das Projekt Teil einer starken Bewegung, die den Beginn der Dekarbonisierung der Batterieindustrie markiert.

Die Energiedichte (oder spezifische Energie, Energie pro Masse) von Lithiumhydroxid übersteigt die von Lithiumcarbonat. Laut Alster Research wird sich die LiOH-Produktion aus Hartgesteinsvorkommen bis 2025 verzehnfacht haben und 80 % der Lithiumproduktion aus Hartgesteinsvorkommen ausmachen (2019: 35 %). Die LiOH-Produktion aus Sole soll sich verdreifachen, sodass ihr Anteil an der Lithium-Produktion aus Sole bei 20 % bleiben wird.

Im April gab Vulcan bekannt, dass seine erste Pilotanlage in Betrieb ist, in der geothermische Live-Sole aus bestehenden Bohrlöchern für die direkte Lithiumextraktion (DLE) und Solechemie-Testarbeiten verwendet wird. Vulcan arbeitet mit DuPont Water Solutions zusammen, um DLE-Lösungen zu testen, die kommerziell ausgereiften Produkten ähneln, die bereits in der Lithiumindustrie verwendet werden.

Die Aktivitäten von Vulcan zur Gewinnung der lithiumreichen geothermischen Sole des Oberrheintals in Süddeutschland und zur Aufbereitung von Lithium zu einem hochreinen Hydroxid (LiOH) werden mit der Produktion von hydrogeothermischer Energie (Erneuerbarer Strom) kombiniert. Das Vulcan-Projekt verwendet die direkte Lithiumextraktion, um das Lithium nach der Energiegewinnung aus der Sole zu entfernen und dann das gesamte Wasser und andere Salze in der Sole wieder in den Untergrund zu pumpen. Es verwendet wenig oder keine fossilen Brennstoffe, um ihren Betrieb anzutreiben.

Als solches ist das Zero Carbon Lithium Project von Vulcan ein Portfolio von Projekten und nicht nur ein einzelnes Projekt. Es kombiniert die Extraktion in der lithiumreichen geothermischen Sole, die Aufbereitung von Lithium zu einem hochreinen Hydroxid (LiOH) und die Produktion von hydrogeothermischer Energie (erneuerbarer Strom). Thermalwasser wird als Energiequelle genutzt und so läuft die Gewinnung des in der Sole enthaltenen Lithiums ab, ohne die Umwelt mit Emissionen, Abfallstoffen oder Giftstoffen zu belasten.

Tagebau-Hartgesteinsminen für Lithium vernarben die Landschaft. Nach dem Abbau muss das Gestein mit fossilen Brennstoffen geröstet werden, um Lithiumhydroxid herzustellen. Dies ist sehr CO2-intensiv. Im Gegensatz dazu stützt sich der DLE-Energiefokus von Vulcan auf natürlich vorkommende, erneuerbare Geothermie, um den Lithium-Extraktionsprozess anzutreiben und ein erneuerbares Energie-Nebenprodukt zu erzeugen. Dies verwendet keine fossilen Brennstoffe, benötigt sehr wenig Wasser und hat einen winzigen Land-Fußabdruck.

Durch Bohrungen in den tiefen Untergrund wird heiße, lithiumreiche Sole aus dem Projektgebiet an die Oberfläche gepumpt.

Erneuerbare Wärme aus geothermischer Sole treibt den Lithiumgewinnungsprozess an, ohne dass fossile Brennstoffe verbraucht werden.

• Ein Überschuss an erneuerbarer Energie wird produziert und das Netz dekarbonisiert.
• Einzigartiges, hochwertiges Hydroxidprodukt in Batteriequalität für Elektrofahrzeuge mit einem Null-Kohlenstoff-Fußabdruck.
• Die verbrauchte Sole wird in einem geschlossenen Kreislauf wieder eingespritzt.



Der direkte Lithiumhydroxid-Extraktionsprozess führt zu einem geringeren Wasserverbrauch und einer geringeren Gesamtumweltbilanz im Vergleich zu herkömmlichen Verdampfungsmethoden, die von Herstellern in Südamerika verwendet werden.

Die Nutzung von erneuerbarem Strom und Wärme aus geothermischer Sole würde Hersteller wie Vulcan laut Pell et al. zum weltweit niedrigsten CO2-Fußabdruck-Lieferanten von Lithiumhydroxid für Elektrofahrzeuge machen.

In geothermischen Lithiumprojekten wie dem von Vulcan wird durch die direkte Lithiumhydroxid-Extraktion Sole gewonnen, ohne das Wasser aus der Sole zu verdampfen, während eine Energieanlage verwendet wird, um die Wärme aus der Sole zu extrahieren, um Strom zu erzeugen.

• Zweitens stammt die Sole bei Verdunstungsvorgängen aus flachen Grundwasserleitern (~10 m tief), und die Energie, die zum Verdampfen des Wassers aus der Sole verwendet wird, stammt von der Sonne. In geothermischen Lithiumsolen stammen das Lithium und die Energie aus tiefen Grundwasserleitern (~2 km tief), die in derselben Sole gemeinsam verpackt sind.



Pell et al. stellen fest, dass im Zusammenhang mit Lithium der Unterschied zwischen geothermischem Lithium und durch Verdampfungsverfahren hergestellten Lithiumchemikalien aufgrund der Effizienz des Energieverbrauchs in den Prozessen stark ist.

„Da das Wasser aus der Sole nicht verdampft werden muss, verbrauchen geothermische Lithiumprodukte insgesamt ~100x weniger Energie als Verdunstungsprozesse. Gleichzeitig wird CO2-armer Strom ins Netz eingespeist, während Verdunstungsprozesse keinen Strom als Kuppelprodukt produzieren. Kombiniert man die Energieintensität der verschiedenen Energiequellen auf der Erdoberfläche und die unterschiedlichen Wasserverdunstungsanforderungen für Verdunstungsbecken und DLE-Projekte, stellen wir fest, dass geothermische Lithiumprojekte ~10.000x weniger physischer Fußabdruck benötigen könnten als Verdunstungsprojekte, um die gleiche Menge zu produzieren von Lithiumchemikalien.“



Die Saltonsee in Kalifornien und das Oberrheintal von Frankreich und Deutschland sind die beiden bekanntesten geothermischen Lithium-Solefelder. Geothermische Lithiumprojekte wie die von Vulcan sind spannend, da sie die Dekarbonisierung des Verkehrs beschleunigen können. Geothermisches Lithium könnte eine Möglichkeit sein, sowohl die grauen Emissionen bei der Herstellung von Elektrofahrzeugen als auch die Emissionen beim Laden von Elektrofahrzeugen zu reduzieren.

Grafiken von Vulcan Energy Zero Carbon Lithium.

Haftungsausschluss: Der Autor hält zum jetzigen Zeitpunkt 10 Aktien von Vulcan.