Das Projekt „Li-GeReKo“
Die TH Köln erforscht neue Methoden für die Lithium-Gewinnung aus Salzseen und sein Recycling.
Rund 85 Prozent der weltweiten Lithiumvorkommen lagern in einfach zugänglichen Salzseen auf dem Hochplateau, das sich zwischen den drei südamerikanischen Ländern Chile, Argentinien und Bolivien erstreckt. „Um den Rohstoff aus diesen sogenannten Salaren zu gewinnen, werden große Mengen Wasser abgepumpt und in künstliche Becken geleitet. Dort wird die Lithiumkonzentration durch zahlreiche Verdunstungsschritte erhöht, bis Lithiumsalz entnommen und weiterverarbeitet werden kann“, erklärt Professor Gerd Braun vom Institut für Anlagen- und Verfahrenstechnik der TH Köln. Dadurch sinke jedoch der Grundwasserspiegel, was zu gravierenden Wasserproblemen für die Menschen und die ohnehin schon fragilen Ökosysteme führe.
Das Wasser erhalten, das sonst verdunstet
Um Lithium nachhaltiger aus Salzseen zu gewinnen, arbeitet das Forschungsteam im Projekt „Lithium: Gewinnung, Recycling, Konzentration“ (Li-GeReKo) an einem Verfahren, das verschiedene Prozesse kombiniert. „Dabei wird das entnommene Wasser zunächst mit Ionenaustauschern vorbehandelt und anschließend unter hohem Druck über eine Membran geführt. Das Lithium liegt anschließend in einer konzentrierten wässrigen Lösung vor“, beschreibt Braun das Verfahren. Die grundsätzliche Machbarkeit dieser Methode hätten Vorversuche bereits bestätigt. Nun gilt es, das Verfahren zu optimieren. Braun: „Wir wollen mindestens 90 Prozent des Wassers erhalten, das sonst verdunstet.“ Dieses könne dann zurück ins Grundwasser geführt oder anderweitig genutzt werden.
Erkenntnisse auf das Recycling übertragen
Die entwickelten Lösungen sollen auf das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien übertragen werden. „Um ausgediente Akkus zu recyceln, werden sie in herkömmlichen Verfahren auf etwa 1.400 bis 1.500 Grad Celsius erhitzt. Dadurch können viele Stoffe recycelt werden; allerdings verdampft das Lithium bei diesem Prozess. Wir wollen daher Lösungen entwickeln, mit denen das Lithium mit Hilfe von Ionenaustauscher- und Membranprozessen recycelt werden kann – das wäre effizienter und nachhaltiger. Hier steht die Forschung allerdings noch ganz am Anfang“, räumt Braun ein.
Im Zuge des Gesamtvorhabens soll beim Projektpartner MionTec GmbH eine containerbasierte Demonstrationsanlage realisiert werden, die aus Modulen zur Gewinnung sowie zur Konzentrierung von Lithium besteht. „Mit Hilfe dieser Modellanlage wollen wir das Verfahren im Labormaßstab optimieren und testen. Wie hoch muss der Druck sein, um das Lithium abzutrennen? Welche Membranen und Ionenaustauscher sind dafür am besten geeignet? Und wie müssen diese kombiniert werden? Diese und andere Fragen gilt es zu klären“, schließt Braun. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz gefördert und läuft bis Ende 2025.
(Erschienen im EU-Recycling Magazin 08/2023, Seite 41, Foto: Julian Hacker / pixabay.com)
