Effiziente Lithiumgewinnung durch innovative Messtechnik

Die direkte lithiumextraktion (DLE) ist umweltfreundlicher als traditionelle Methoden und erschließt neue Ressourcen. Im Forschungsprojekt LiMo-Praxis entwickeln Fraunhofer IPM und das Karlsruher Institut für Technologie KIT eine optische Methode zur Echtzeitüberwachung des Lithiumgehalts für die kommerzielle Gewinnung. Lithium-Ionen-Batterien sind ein Schlüsselfaktor der Energiewende. Bis 2030 wird ein jährliches Wachstum der weltweiten Batterieproduktion um 30 Prozent erwartet. Die traditionelle Förderung von Lithium in Südamerika durch Verdunstung lithiumhaltiger Solen in großen Becken gefährdet die Umwelt und lokale Süßwasserreserven. Eine umweltfreundliche Alternative bietet die direkte Lithiumextraktion (DLE) aus oberflächennaher Sole oder Tiefengeothermie, die die Wassernutzung minimiert und neue Ressourcen in Europa erschließt.

Inline-Messtechnik für direkte Lithiumextraktion

Für die wirtschaftliche Gewinnung per direkter lithiumextraktion (DLE) fehlt eine kommerziell einsetzbare Echtzeitüberwachung des Lithiumgehalts. Nach dem erfolgreichen Abschluss des Projekts LiMo, bei dem die Lithiummessung erstmals unter realen DLE-Bedingungen realisiert wurde, starteten Fraunhofer IPM und das Institut für angewandte Geowissenschaften des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) im März 2025 das Folgeprojekt LiMo-Praxis, um das Verfahren zu kommerzialisieren. Das Projekt wird vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg im Rahmen des Programms „Invest BW - Praxissprints“ gefördert. Die Grundlagen haben Forschende von KIT und Fraunhofer IPM bereits gemeinsam entwickelt: Sorbentien wurden optimiert, Testanlagen aufgebaut und erste Verfahren für eine präzise Prozesssteuerung entwickelt. Jetzt soll eine Pilotanlage für Tests unter Realbedingungen entstehen.

Potenziale für Lithiumgewinnung und Batterierecycling

Das Messverfahren basiert auf Laserinduzierter Plasmaspektroskopie (LIBS) und hat das Potenzial, die Effizienz und Wirtschaftlichkeit der Gewinnung per DLE-Prozess zu verbessern, Verluste und Verunreinigungen zu minimieren und die Reinheit des Rohstoffs zu erhöhen. Um das zu erreichen, müssen weitere chemische Elemente wie Natrium, Calcium, Kalium und Magnesium in Sorptions- und Desorptionslösungen quantifiziert werden. Zudem müssen die Robustheit gegenüber schwankenden Prozessparametern wie Druck und Temperatur gesteigert und die Messzeiten auf unter eine Minute gesenkt werden.

Gelingt dies, kann die Messtechnik nicht nur bei der klassischen Gewinnung eingesetzt werden, sondern auch beim Batterierecycling und in der Geothermie. Dies eröffnet neue Möglichkeiten zur Nutzung alternativer Quellen in Europa. Potenzielle Kunden sind Anlagenbauer und Betreiber von Extraktion in Salinen, Geothermiekraftwerken und im Recycling. Beispielhaft dafür steht die Firma Vulcan Energy Resources, die das Projekt begleitet. Vulcan Energy Resources betreibt eine Pilotanlage zur Extraktion, an der im Rahmen des Projekts Testmessungen stattfinden werden.