Riesige Lithiumvorkommen in Cornwall entdeckt

Mehr als 250 Milligramm pro Liter Flüsssigkeit

Im geothermischen Kraftwerk United Downs in Cornwall ist die bisher höchste Lithiumkonzentration in geothermischer Flüssigkeit festgestellt worden. Das teilte Geothermal Energy Ltd (GEL) mit, das Unternehmen, das hinter dem ersten geothermischen Kraftwerk Großbritanniens steht; Tests durch Dritte hätten ergeben, dass die Flüssigkeit mehr als 250 mg/l enthalte. Lithium wird in Batterien und für die zur Übertragung von Wärme aus dem Erdinneren verwendet und ist damit ein entscheidenes Metall für den grünen Wandel.

An der Luft infolge Nitridbildung angelaufenes Lithiummetall – Foto © Rrausch, 1974 – Eigenes Werk, CC BY-SA 3.0, commons.wikimedia.org

GEL und andere Partner haben nach eigenen Angaben außerdem nachhaltige, kohlenstofffreie Methoden zur Entfernung des Lithiums aus der Flüssigkeit erprobt und dabei bisher eine Extraktionsrate von 95 % erreicht. Die Tests haben auch gezeigt, dass die Magnesiumkonzentration, ein Metall, das die Verarbeitung erschweren und verteuern kann, extrem niedrig ist. Auf der Grundlage der Ergebnisse dieser Tests hofft GEL, an den nächsten geplanten Standorten bis 2026 jährlich 4.000 Tonnen Lithium zu fördern.

Lithium ist ein natürlich vorkommendes Metall, das auf fast allen Kontinenten zu finden ist, derzeit aber vor allem in Südamerika und Australien abgebaut wird (inzwischen auch in Deutschland möglich: solarify.eu/neues-verfahren-ermoeglicht-lithiumabbau-in-deutschland). Anschließend wird es nach China verschifft, wo es zu Lithium in Batteriequalität verarbeitet wird. Schließlich werden die Batterien nach Europa verschifft, wo sie in Elektrofahrzeuge eingebaut werden. In Großbritannien wird derzeit kein Lithium an Land produziert, und der CO₂-Fußabdruck der Lieferung von Lithium-Ionen-Batterien ist erheblich. Der Wettlauf um die Herstellung von lokalem, kohlenstofffreiem Lithium hat begonnen. Die Faraday-Institution, eine von der Regierung unterstützte Einrichtung, die 2017 zur Förderung der Batterieindustrie gegründet wurde, schätzt, dass die Nachfrage nach Lithium bis 2035 in Großbritannien 59.000 Tonnen Lithiumkarbonat-Äquivalent pro Jahr erreichen könnte, basierend auf dem prognostizierten Wachstum der inländischen Batterienachfrage.

Auch in Europa wird mit einem enormen Anstieg der Nachfrage nach Lithium gerechnet, wobei das erklärte Ziel darin besteht, bis 2030 eine Flotte von 30 Millionen Elektrofahrzeugen aufzubauen. Parallel dazu wird die Europäische Union bald Maßnahmen zur Einführung der Rückverfolgbarkeit in den Lieferketten von Lithiumbatterien beschließen.

Ryan Law, Geschäftsführer von Geothermal Engineering Ltd, sagte: „Tiefengeothermische Wärme- und Stromerzeugung ist bereits jetzt dazu geeignet, der Welt zu helfen, die Netto-Null-Ziele zu erreichen. Die zusätzliche Lithium-Produktion ohne Kohlenstoff-Fußabdruck oder Umweltschäden wird dazu beitragen, mehr geothermische Projekte in Großbritannien voranzutreiben und mehr Möglichkeiten für grüne Arbeitsplätze zu bieten. Wenn das Vereinigte Königreich das Regierungsziel erreichen will, bis 2035 nur noch Elektrofahrzeuge zu produzieren, müssen wir nachhaltigere und geopolitisch zuverlässigere Wege finden, um Lithiumbatterien zu liefern. Die Einrichtung einer bedeutenden Onshore-Lithiumproduktion im Vereinigten Königreich würde auch die Entwicklung einer auf Lithium-Ionen-Batterien basierenden Wirtschaft im Vereinigten Königreich fördern und könnte weitere wichtige Investitionsmöglichkeiten für Cornwall und den Südwesten anziehen.“

Die Suche nach oberflächennahen, mit Lithium angereicherten geothermischen Gewässern ist ein wichtiger Arbeitsbereich für Cornish Lithium. Zwischen 2017 und 2019 sammelte das Unternehmen Daten aus vielen Bergbauarchiven in Cornwall und befragte Bergleute, die ihre berufliche Laufbahn unter Tage in Cornwall verbracht haben, um ihre Erfahrungen aus der Arbeit in den Minen zu gewinnen. Diese Erkundungsarbeiten ergaben, dass United Downs der aussichtsreichste Standort für die Erprobung des Konzepts von Cornish Lithium ist, wonach mit Lithium angereichertes geothermisches Wasser in durchlässigen Verwerfungen zirkuliert und über Bohrungen erschlossen und an die Oberfläche gepumpt werden kann.

Proof-of-Concept-Bohrungen

Cornish Lithium begann im November 2019 mit Bohrungen und führte zwei Diamantbohrungen mit einer Tiefe von jeweils etwa tausend Metern durch. Dabei wurde eine maßgeschneiderte Probenahmemethode verwendet, mit der einzelne durchlässige Strukturen in der Tiefe isoliert und nachgewiesen werden konnten, dass sie mit Lithium angereichertes geothermisches Wasser enthalten. Das Programm war darauf ausgelegt, eine geologische Struktur in dem Gebiet zu erproben, die als hochgradig durchlässig bekannt war. Das Gebiet war jedoch vielversprechender als erwartet, weshalb das Unternehmen insgesamt acht durchlässige Abschnitte erprobte und aus jedem von ihnen Wasserproben entnahm.

„Es ist ein echter Wendepunkt für die Industrie, wenn wir sagen können, dass wir nicht nur Strom und Wärme produzieren, sondern auch Lithium, insbesondere kohlenstofffreies Lithium“, so Law. Geothermische Energie macht nur einen Bruchteil der in Europa genutzten erneuerbaren Energien aus, obwohl sie im Großteil des Kontinents in irgendeiner Form verfügbar ist. Das liegt zum Teil daran, dass sie extrem hohe Anlaufkosten hat, was sie als Investition weniger attraktiv macht.

Doch nun wächst das Interesse der Investoren an dieser Technologie, zum Teil wegen der Aussicht auf Lithiumgewinnung. Lithium wird durch geothermische Flüssigkeit an die Oberfläche gebracht. Im Falle der Anlage in Cornwall handelt es sich um Wasser aus einem unterirdischen Reservoir, das zwischen zwei Bohrlöchern gepumpt wird, um die Wärme an die Oberfläche zu bringen. Das Wasser kann Temperaturen von fast 200 °C erreichen, steht aber unter einem solchen Druck, dass es flüssig bleibt. Bei dieser hohen Temperatur kann es Mineralien wie Lithium aus dem umgebenden Gestein absorbieren.

Derzeit sind die fünf größten Lithiumproduzenten Australien, Chile, China, Argentinien und Simbabwe. Importe aus diesen Ländern können jedoch Probleme im Zusammenhang mit Menschenrechtsverletzungen oder der CO₂-Bilanz des Lithiums aufgrund der langen Transportwege mit sich bringen. Aus diesem Grund könnte eine Lithiumversorgung in Cornwall für den Aufbau einer britischen Lieferkette von entscheidender Bedeutung sein.

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