Die wachsende Nachfrage nach Lithium
E-Fahrzeuge und Systeme zur Speicherung erneuerbarer Energien treiben den zukünftigen Bedarf an Lithium in die Höhe. Schätzungen von Unternehmen wie Lilac Solutions deuten darauf hin, dass die Automobilindustrie eine zwanzigfache Steigerung der Lithium-Versorgung benötigen wird. Dies ist ein alarmierender Trend. Der Druck auf die vorhandenen Ressourcen wird wachsen.
Konventionelle Methoden der Lithium-Extraktion
Die herkömmlichen Methoden zur Lithium-Extraktion erfordern enorme Ressourcen. Dazu zählen Energie, Land und Wasser. Eine Tonnen Lithium benötigt etwa 500.000 Liter Wasser. Die meisten Mcnel die weltweite Lithiumversorgung stammt aus dem Abbau von Hartgestein, insbesondere in Gebieten mit Salzebenen – wie den Salar de Atacama in Chile.
Diese bekannten Lithiumquellen haben eine viel zu lange Vorlaufzeit. Der Prozess dauert in der Regel etwa 18 Monate. In großen Verdunstungsbecken, die bis zu 10 Quadratmeilen (26 km²) groß sein können, wird mineralreiche Sole in einem langwierigen Verfahren verarbeitet. Solarstrahlung spielt eine entscheidende Rolle beim Verdampfen. Der Lithium-Rückgewinnungsgrad liegt bei traditionellen Methoden bei nur etwa 40%.
Ein neuer Ansatz zur Lithium-Extraktion: RCE
Das Stanford-Team hat einen vielversprechenden Ansatz entwickelt, bekannt als “redox-couple electrodialysis” (RCE). Dieses Verfahren nutzt Elektrizität, um Lithium aus einer Lösung mit niedriger Konzentration in eine mit höherer Konzentration zu transportieren.
Die Lithium-Ionen durchlaufen eine feste Elektrolytmembran und werden in einer Serie von Zellen konzentriert. Dies erleichtert die Isolierung des Metalls. Wie wirkt sich das aus?
Überlegene Effizienz des RCE-Verfahrens
Die Vorteile dieser Methode sind signifikant. RCE benötigt nur ein Zehntel des Stroms, der für herkömmliche Methoden erforderlich ist. Zudem erreicht es eine Lithiumselektivität von fast 100%. Die Betriebskosten betragen nur etwa 3.500 bis 4.400 US-Dollar pro Tonne Lithium. Im Gegensatz dazu liegen die Kosten herkömmlicher Verfahren bei etwa 9.100 US-Dollar.
Ein weiterer wichtiger Punkt – die Notwendigkeit riesiger Verdunstungsbecken entfällt. Dies könnte den ökologischen Fußabdruck der Lithiumgewinnung erheblich reduzieren. Das RCE-Verfahren eröffnet außerdem neue Möglichkeiten für die Lithiumextraktion in Regionen mit herausfordernden bräunlichen Lösungen, wie beispielsweise in den USA, Kanada und Europa.
Neue Hoffnung für die Zukunft der Lithium-Extraktion
Es gibt bereits seit den 1970er Jahren andere effiziente Methoden zur direkten Lithiumextraktion (DLE). CNBC betont, dass 7% des gesamten Lithiums aus relativ nachhaltigen DLE-Verfahren stammen. Verschiedene Unternehmen forschen und entwickeln diese Technologien. Darunter Unternehmen wie Lilac Solutions, EnergyX, Standard Lithium und einige andere.
Das RCE-Verfahren des Stanford-Teams nimmt eine Vorreiterrolle ein. Es zeichnet sich durch Effizienz und kostengünstige Betriebsprozesse aus. Doch bleibt abzuwarten, wie gut sich das Verfahren skalieren lässt, um die Nachfrage zu decken.
Eins ist sicher: Die Technologie des Stanford-Teams hat das Potenzial, die wachsende Nachfrage nach Lithium zu bedienen. Es bleibt spannend zu beobachten, wie sich diese technologische Neuerung entwickelt und ob sie auch bei der Extraktion von Lithium aus Meerwasser angewendet werden kann.
Quelle: Continuous lithium extraction from brine by efficient redox-couple electrodialysis DOI: https://doi.org/10.1016/j.matt.2024.07.014