„Europa braucht eigene Quellen für strategische Rohstoffe. Mit RoLiXX – Rotliegend als Lithiumressource im Norddeutschen Becken – von der EXploration zur EXtraktion zeigen wir, wie sich kritische Rohstoffe wie Lithium regional fördern lassen“, sagt Tilman Cremer, Projektleiter am Fraunhofer IEG. „Unser Ansatz setzt auf vorhandene Infrastruktur und auf Verfahren, die wirtschaftlich, effizient und nachhaltig sind. Mit der Erschließung der Lithiumvorkommen im Norddeutschen Becken könnte Deutschland in Zukunft eine zentrale Rolle bei der Deckung des deutschen und europäischen Bedarfs einnehmen.“
Erster Schwerpunkt: geologischer Teil
Das Projekt RoLiXX hat zwei Schwerpunkte. Im geologischen Teil geht es um die Fragen, mit welchen mineralogischen Phasen im Untergrund das Lithium assoziiert ist, unter welchen Bedingungen eine Freisetzung erfolgt und welche Rolle hydrothermale Prozesse, Fluid-Gesteins-Wechselwirkungen und Gesteinsumformungen (Diagenese) dabei spielen. Die Antworten verbessern die Modelle, um die räumliche Verbreitung und die Anreicherung von Lithium in Thermalwässern im Norddeutschen Becken zu prognostizieren. Im Mittelpunkt stehen die geologischen Strukturen des Rotliegend, einer rund 300 Millionen Jahre alte Gesteinsabfolge aus Sandsteinen und Vulkaniten in rund 3 bis 5 km Tiefe.
Im Norddeutschen Becken, jenseits der deutschen Mittelgebirge, gilt diese Schicht als besonders vielversprechend für lithiumhaltige Tiefenwässer. Durch die Nutzung von Proben und Daten aus bereits bestehenden Tiefbohrungen sollen Herkunft und Verteilung von Lithium im Rotliegend von der niederländischen zur polnischen Grenze erstmals systematisch analysiert und wissenschaftlich bewertet werden.
Zweiter Schwerpunkt: technischer Teil
Der technische Teil des Projektes adressiert die Lithiumextraktion aus salzreichen Thermalwässern wie sie etwa auch in Geothermieanlagen zur Wärmeversorgung genutzt werden. Für die Energiewirtschaft entsteht so eine neue Option: Wärme aus der Tiefe und wertvolle Rohstoffe aus heimischen Quellen – effizient, nachhaltig und zukunftsorientiert. Zu den technischen Herausforderungen zählen Korrosion metallischer Werkstoffe sowie die Ausfällung störender Mineralien bei Druck- oder Temperaturänderungen, die den Betrieb von Extraktionsanlagen beeinträchtigen können. Ziel ist es, eine wirtschaftliche feststofffreie Lithiumextraktion ohne störende Ausfällungen zu realisieren.
Ebenfalls geht das Projekt auf die gesellschaftlich‑ökonomisch‑ökologischen Herausforderungen und Chancen ein und wird eine umfassende Nachhaltigkeitsanalyse erstellen, bestehend aus Ökobilanzierung, Forschung zur gesellschaftlichen Akzeptanz, einer regionalökonomischen Wirkungsanalyse sowie der Ableitung politischer Handlungsoptionen. Auf dieser Grundlage sollen robuste Rahmenbedingungen und Handlungsoptionen für zukünftige Projekte der heimischen Lithiumgewinnung aus dem Rotliegend entwickelt werden.
Verfahrenstechnik maßgeschneidert und flexibel
Das Fraunhofer IEG übernimmt im Projekt RoLiXX eine Schlüsselrolle bei der Überführung der wissenschaftlichen Erkenntnisse in die technische Anwendung. Die Forschenden um Tilman Cremer adaptieren und betreiben eine anpassbare Pilotanlage, mit der sich Lithium aus salzhaltigem Tiefenwasser gewinnen lässt. Dabei liegt der Fokus auf einer besonders stabilen und sauberen Prozessführung, die ohne feste Rückstände auskommt und etwaige anschließende geothermische Prozesse nicht belastet. Zugleich ist die Anlage flexibel, um die Prozessparameter und Prozessstoffe wie Inhibitoren auf das lokale Tiefenwasser maßgeschneidert anzupassen.
Das Team des Fraunhofer IEG testet die Verfahren unter realitätsnahen Bedingungen im Kubikmetermaßstab und bewertet ihre Wirtschaftlichkeit, Skalierbarkeit und Umweltwirkung. So entsteht eine belastbare Entscheidungsgrundlage für Energieversorger und Industrie, die Wärme aus der Tiefe künftig mit der Gewinnung strategischer Rohstoffe verbinden wollen. Die Anlage lässt sich mit 250 kg Gewicht und rund zwei m3 Volumen leicht per Gabelstapler und Transporter zum Einsatzort bringen. „Unsere Pilotanlage haben wir bewusst so konzipiert, dass sie mobil ist, aber sich auch leicht an Tiefenwässer verschiedener Zusammensetzung anpassen lässt. So könnten viele Thermalwasserbetreiber rasch und einfach die Machbarkeit prüfen und die Wirtschaftlichkeit eigener Lithiumextraktion abschätzen“, erklärt Tilman Cremer.
Partner für Europas Versorgung
RoLiXX - Rotliegend als Lithiumressource im Norddeutschen Becken – von der EXploration zur EXtraktion - ist ein vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt gefördertes Verbundprojekt (Förderkennzeichen: 03G0941D). Beteiligt sind neben dem Fraunhofer IEG das GFZ Helmholtz-Zentrum für Geoforschung, die TU Berlin, das Institut für Ökologische Wirtschaftsforschung sowie als industrielle Partner und Koordinator die Neptune Energy Innovations. Assoziierte Partner sind die Bundesanstalt für Materialforschung (BAM) und die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR). Die Arbeiten zahlen direkt auf die Ziele des europäischen Critical Raw Materials Act ein, der eine sichere Versorgung mit strategischen Rohstoffen fordert. Gesamtfördervolumen über drei Jahre sind 2,8 Millionen Euro.
