Effiziente Lithiumgewinnung durch innovative Messtechnik

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Die direkte Lithiumextraktion (DLE) ist umweltfreundlicher als
traditionelle Fördermethoden und erschließt neue Ressourcen. Im kürzlich
gestarteten Forschungsprojekt LiMo-Praxis entwickeln Fraunhofer IPM und
das Karlsruher Institut für Technologie KIT eine optische Methode zur
Echtzeitüberwachung des Lithiumgehalts für die kommerzielle
Lithiumgewinnung.

Lithium-Ionen-Batterien sind ein Schlüsselfaktor der Energiewende. Bis zum
Jahr 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 sowie lokale Süßwasserreserven stark. Eine
umweltfreundliche Alternative bietet die Direkte Lithiumextraktion (DLE)
aus oberflächennaher Sole oder aus Tiefengeothermie, die die Wassernutzung
minimiert und neue Ressourcen in Europa erschließt.

Inline-Messtechnik für Direkte Lithiumextraktion

Für die wirtschaftliche Lithiumgewinnung 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 das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik 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.

Große Potenziale – für Lithiumgewinnung und Batterierecycling

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

Gelingt dies, kann die innovative Messtechnik nicht nur bei der
klassischen Lithiumgewinnung eingesetzt werden, sondern auch beim
Batterierecycling und in der Geothermie. Dies eröffnet neue Möglichkeiten
zur Nutzung alternativer Lithiumquellen in Europa. Potenzielle Kunden sind
Anlagenbauer und Betreiber von Lithiumextraktion 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 Lithiumextraktion, an der im
Rahmen des Projekts Testmessungen stattfinden werden.

Projekt LiMoPraxis

Im Projekt LiMoPraxis arbeiten die Forschungspartner an der
Weiterentwicklung eines Monitoring-Verfahrens der kommerziellen Extraktion
von Lithium aus wässriger Lösung durch die direkte Lithiumextraktion
(DLE). Das Projekt wird im Rahmen des Programms Invest BW – Praxissprints
vom Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus gefördert.

Projektlaufzeit 17.03.2025 – 16.10.2025

Projektpartner
Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Angewandte
Geowissenschaften (AGW), Professur für Geochemie & Lagerstättenkunde
Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik IPM