19.04.2023

14. Kolloquium Bauen in Boden und Fels – 30. und 31. Januar 2024 - Call for Papers

Aktuelle Herausforderungen in der Geotechnik

das alle zwei Jahre stattfindende Kolloquium Bauen in Boden und Fels hat sich in den letzten 25 Jahren als führendes Branchenereignis in Süddeutschland und dem angrenzenden Ausland etabliert.

Vortragende, Aussteller und Teilnehmer verbinden sich hier zu einer  

19.04.2023

KIT: Kritische Metalle - aus heißem Tiefenwasser lässt sich neben Wärme auch Lithium gewinnen

KIT: Kritische Metalle - aus heißem Tiefenwasser lässt sich neben Wärme auch Lithium gewinnen (Credits: Dr. Monika Bäuerle, IAM-ESS/KIT)

Geothermie ermöglicht nicht nur eine nachhaltige Strom- und Wärmeversorgung, sondern nebenbei auch eine regionale Lithium-Gewinnung. Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und der EnBW haben ein Lithium-Ionen-Sieb aus einem Lithium-Mangan-Oxid hergestellt und zur Adsorption von Lithium aus geothermalen Solen eingesetzt. Das Nutzen heimischer Lithium-Quellen kann künftig dazu beitragen, dem steigenden Bedarf an dem als Energiespeichermaterial unverzichtbaren Leichtmetall zu begegnen. Die Forschenden berichteten in der Zeitschrift Energy Advances, die die Arbeit nun als eines der „Outstanding Paper 2022“ würdigt.

Eine nachhaltige Energieversorgung erfordert leistungsfähige Energiespeicher. Dabei ist Lithium nicht mehr wegzudenken – das Leichtmetall steckt in Batterien vieler technischer Geräte und Fahrzeuge, von Smartphones über Notebooks bis hin zu Elektroautos. In den vergangenen Jahren ist die Nachfrage weltweit stark gestiegen. Europa ist bis jetzt auf Importe angewiesen. Allerdings gibt es auch europäische Lagerstätten für Lithium, nämlich Thermalwässer in einigen Kilometern Tiefe. Sie enthalten hohe Konzentrationen an Lithium-Ionen. So lassen sich Geothermieanlagen, die heißes Wasser aus der Tiefe fördern, nicht nur zur nachhaltigen Strom- und Wärmeversorgung, sondern nebenbei auch zur umweltverträglichen regionalen Lithium-Gewinnung nutzen.

Hohe Lithium-Konzentrationen im Norddeutschen Becken und im Oberrheingraben

„Je nach geologischem Ursprung enthalten geothermale Solen zwischen 0,1 und 500 Milligramm Lithium pro Liter“, erklärt Professor Helmut Ehrenberg, Leiter des Instituts für Angewandte Materialien – Energiespeichersysteme (IAM-ESS) des KIT. So wurden im Norddeutschen Becken Lithium-Konzentrationen bis zu 240 Milligramm pro Liter gemessen, im Oberrheingraben bis zu 200 Milligramm pro Liter. „Die Gewinnung von Lithium aus geothermalen Solen stellt allerdings eine große Herausforderung dar, weil die Lithium-Ionen mit vielen anderen Ionen konkurrieren“, erläutert Ehrenberg.

Eine vielversprechende Möglichkeit, Lithium aus heißem Tiefenwasser zu gewinnen, ist die Adsorption, das heißt die Anlagerung von Lithium-Ionen an der Oberfläche von porösen Feststoffen. Dazu bedarf es geeigneter Adsorbentien, die nicht nur lithium-selektiv sind, sondern sich auch umweltverträglich herstellen, einsetzen und entsorgen lassen, sowie geeigneter Desorptionslösungen, um die Lithium-Ionen wieder vom Adsorbens zu lösen. Forschende vom IAM-ESS des KIT haben zusammen mit dem Bereich Forschung & Entwicklung der EnBW Energie Baden-Württemberg AG sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT und der Hydrosion GmbH ein Lithium-Ionen-Sieb hergestellt und im Labor getestet. Darüber berichten sie in der Zeitschrift Energy Advances. Ihre Publikation wurde vom Herausgeberteam in die Sammlung „Energy Advances – 2022 Outstanding Papers“ aufgenommen.

Lithium-Ionen-Sieb mit spezieller Kristallstruktur

Das vorgestellte Lithium-Ionen-Sieb basiert auf einem Lithium-Mangan-Oxid mit einer speziellen, als Spinell bezeichneten Kristallstruktur. Die Forschenden stellten es über hydrothermale Synthese her, bei der Substanzen aus wässrigen Lösungen bei hohen Temperaturen und Drücken kristallisieren. In Labortests verwendete das Forschungsteam diese Substanz, um Lithium-Ionen aus geothermaler Sole zu adsorbieren. Die Sole stammt aus der von der EnBW betriebenen Geothermieanlage Bruchsal, die zwischen Karlsruhe und Heidelberg im Oberrheingraben liegt. Dort untersucht der Bereich Forschung & Entwicklung der EnBW in verschiedenen Projekten die Lithiumförderung aus Thermalwasser.

Für die in Energy Advances publizierte Arbeit testeten die Forschenden anschließend an die Adsorption von Lithium verschiedene Desorptionslösungen, wobei Essigsäure die besten Ergebnisse brachte, was Lithium-Gewinnung und Adsorbens-Erhaltung betrifft. Allerdings kam es mit allen getesteten Desorptionslösungen, besonders mit Essigsäure, zu einer Anreicherung des Lithium-Ionen-Siebs mit konkurrierenden Ionen. Dies ist auf den hohen Mineralgehalt der Sole in Bruchsal zurückzuführen. Die Anreicherung mit konkurrierenden Ionen kann die Adsorptionskapazität für Lithium verringern.

Die weitere Forschung steht nun vor den Herausforderungen, das Lithium-Ionen-Sieb so weiterzuentwickeln, dass es sich einfacher handhaben lässt und seine Adsorptionskapazität im Prozess nur geringfügig beeinträchtigt wird, sowie das Verfahren vom Labor- zum Pilotmaßstab hochzuskalieren. Dann kann die Lithium-Gewinnung aus geothermalen Solen künftig den Aufbau einer europäischen Lithium-Versorgung unterstützen.

Quelle: KIT

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18.04.2023

PFAS-Schäden sicher und nachhaltig sanieren

Sie werden bereits als Jahrhundertgift bezeichnet: sogenannte PFAS. Extrem langlebig und stabil sowie zumeist toxisch haben sich diese Industriechemikalien längst in Böden und Gewässern weltweit angereichert. Ein echtes Problem – allerdings nicht ohne Lösungsmöglichkeit.  

18.04.2023

Fraunhofer: Energiekonzept mit Grubenwasser kann wie geplant umgesetzt werden

Die umfangreichen Pumptests auf dem Gelände MARK 51°7 in Bochum waren erfolgreich. Aus dem alten Grubengebäude kann aus rund 300 bzw. 800 Metern Tiefe genug warmes und kaltes Grubenwasser gefördert werden. Das geothermische Potenzial unter dem geplanten Gewerbegebiet ist damit ausreichend, um rund 70 bis 75 Prozent des Wärme- und Kältebedarfs der Unternehmen und Forschungseinrichtungen auf dem Areal mit klimafreundlicher Wärme und Kälte zu decken. Damit steht dem Aufbau einer energiesparenden Wärme- und Kälteversorgung der sogenannten 5. Generation nichts mehr im Wege.  

18.04.2023

Bundesministerium: Holemanns leistet wichtigen Beitrag für Deutschlands Zukunftssicherung und schafft hochwertige Biotope für geschützte Fauna & Flora

Große Anerkennung für Holemans aus dem Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Selten war die Freude bei der Holemans-Gruppe in Rees über eine Absage so groß: Das Unternehmen hatte Bundesminister Robert Habeck zu den Inbetriebnahme-Feiern von zwei Photovoltaik-Anlagen auf Baggerseen am Niederrhein eingeladen. Für die Einladung hat es leider aus Termingründen eine Absage gegeben, aber dafür ist das Antwortschreiben aus dem grüngeführten Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) voller Wertschätzung für das Reeser Unternehmen: