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Unlimited - Forschungsvorhaben

Das Vorhaben UNLIMITED setzt sich zum Ziel, die notwendigen Grundlagen für eine Lithiumproduktion aus heißem Thermalwasser in Deutschland zu entwickeln. Die Untersuchungen schließen den Oberrheingraben und das Norddeutsche Becken ein, in denen erhöhte Lithiumgehalte in Thermalwässern bereits belegt sind. Dafür soll die Nachhaltigkeit einer Lithiumproduktion standortspezifisch und regional untersucht und bewertet werden, sowie verschiedene Adsorbentien in einem Demonstrator unter den Bedingungen einer im Betrieb befindlichen Geothermieanlage getestet werden. Im Hinblick auf eine nachhaltige Bewirtschaftung ist neben der Herkunft des gelösten Lithiums auch das Verständnis über wesentliche Reservoirprozesse wichtig. In diesem Zusammenhang ist in das Forschungsvorhaben UNLIMITED Themen wie Ressourcenanalysen, technisch mögliche Gewinnungsrate eingebunden.

Steckbrief

Programm/ Zuschussgeber	BMWi
Akronym	UnLimited
Titel/ Thema	Untersuchungen zur Lithiumproduktion aus heißen Tiefenwässern in Deutschland
Identifikation/ Zuwendungsnummer	03EE4023
Durchführungszeitraum	2020-12-01 2024-11-30
Geschätzte Kosten/ Zuwendungsbetrag	2.601.571
Sonstiges

Koopertionspartner

EnBW Energie Baden-Württemberg AG:Projektmanagement und techno-ökonomische Analyse.
BESTEC GmbH:Prozessimplementierung und Betrieb einer Pilotanlage zur Lithiumextraktion. Im Fokus der BESTEC GmbH steht die Implementierung und Optimierung einer Pilotanlage zum Test von Adsorbenzien zur Lithiumgewinnung in bestehende Geothermieanlagen unter Berücksichtigung des Anlagenbetriebs und des Stoffstrommanagements.
Hydrosion GmbH: Entwicklung und Umsetzung eines standortspezifischen Monitoringsystems /Kommunikation und Wissenstransfer. Im Rahmen des Teilvorhabens 'Entwicklung und Umsetzung eines standortspezifischen Monitoringsystems / Kommunikation und Wissenstransfer' wird ein Monitoringprogramm mit folgenden Schwerpunkten konzipiert und standortbezogen realisiert: - Hydrochemisches Tiefenwassermonitoring zur Überwachung der Nachhaltigkeit der Lithium-Ressource - Hydro- und radiochemisches Extraktionsmonitoring zur Bewertung des Extraktionsverfahrens und dessen Auswirkungen auf das geothermische Fluid Darüber hinaus befasst sich das Teilvorhaben mit der Kommunikationsarbeit und Wissenstransfer unterschiedlicher Zielgruppen (wissenschaftlichen Community, Öffentlichkeit, etc.).
Karlsruher Institut für Technologie (KIT): Extraktion von Lithium durch Adsorption. Im Rahmen des Projektes werden zum einen Informationen zur Lithiumressource erhoben, um sowohl Auswirkungen der Lithiumextraktion auf das geologische und geothermale System im Gesamten als auch die Nachhaltigkeit der Produktion evaluieren zu können. Zum anderen steht die Auswahl und Erprobung eines geeigneten Extraktionsvefahrens, sowie ein Grundlegendes Verständnis der Sorptionsprozesse bei variierenden geochemischen Bedingungen im Mittelpunkt des Forschungsvorhabens. Die Auswahl eines lithiumselektiven Sorbenten erfolgt sowohl im Labormaßstab als auch in situ in einem Geothermiekraftwerk. Der gesamte Extraktionsprozess wird abschließend techno-ökonomisch/-ökologisch analysiert, um sowohl die Leistung und Kosten-wirksamkeit sowie mögliche Umweltauswirkungen zu bewerten. Das KIT nutzt dabei seine Expertise in den Bereichen Geochemie/Lagerstättenkunde und Analytik für die Auswahl und Charakterisierung geeigneter Sorptionsmittel und die Untersuchung der unterschiedlichen Geothermalwässer (ORG und NDB). Weiterhin nimmt das KIT bei den in situ-Versuchen eine federführende Rolle ein. Für die Beurteilung der Lithiumressource unterstützt das KIT mit seiner lagerstättenkundlichen Kompetenz die Projektpartner.
Georg-August-Universität Göttingen - Geowissenschaftliches Zentrum der Universität Göttingen - Abt. Angewandte Geologie: Lithiumressource und deren Nachhaltigkeit. Bisher sind Vorhersagen zur Ausbeute und Wirtschaftlichkeit bis hin zur Erschöpfung der Lagerstätte, bei gleichzeitig nachhaltiger und umweltverträglicher Bewirtschaftung, noch schwierig. Für die Abschätzung der vorhandenen Lithium-Ressourcen und Gewinnungsraten sind Kenntnisse zur Herkunft des Lithiums und zu den Freisetzungsraten von großer Bedeutung. Zur Klärung werden natürliche Isotopentracer und numerische Modelle eingesetzt. Ein Multimethoden-Ansatz kombiniert mineralogische und isotopengeochemischen Verfahren mit reaktiven Stofftransportmodellen und tracerbasierten Strömungs- und Transportmodellen. Letztere dienen u.a. der Quantifizierung von Fluidverweilzeiten und Änderungen in der Fluid-Gesteins-Stoffaustauschrate im Reservoir. Das Teilprojekt (AP3) testet und stellt optimierte Werkzeuge zur Quantifizierung geochemischer Prozesse, die die Langzeitproduktion des Lithiums aus geothermischen Reservoiren beeinflussen, zur Verfügung. Am Beispiel des Geothermie-Standorts Bruchsal sollen Auswirkungen von betriebsinduzierten Veränderungen im Thermalwasserkreislauf auf die Lithium-Lagerstätte quantifiziert werden.