Deutsch-chilenische Rohstoffinitiative setzt auf umweltverträgliche Abbaumethoden

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Aus Fluiden, also mineralreichen Lösungen, aus Salzseen und geothermalen
Systemen lassen sich möglicherweise kritische Rohstoffe wie Lithium ohne
großflächige Umweltzerstörung gewinnen. In der Initiative BRIDGE
untersuchen Forschende des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und
der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) gemeinsam mit
chilenischen Partnern entsprechende Lagerstätten in der Atacama-Wüste.
Ziel ist es, ihr Rohstoffpotenzial zu analysieren und Strategien für einen
schonenden Abbau zu entwickeln.

Der europäische Critical Raw Materials Act (CRMA) verpflichtet die
Mitgliedstaaten der EU, ihre Versorgung mit strategisch bedeutsamen
Rohstoffen resilienter aufzustellen. Künftig sollen mindestens zehn
Prozent des Bedarfs in Europa gedeckt werden. Selbst mit dem Erreichen
dieser Quote wird Deutschland also weiterhin den Großteil seiner
kritischen Rohstoffe importieren. Chile ist hierbei ein zentraler Partner
– zuletzt bekräftigt durch die institutionalisierte deutsch-chilenische
Rohstoff- und Energiepartnerschaft mit Sitz in Santiago de Chile.

„Allerdings stehen konventionelle Abbaumethoden immer stärker in der
Kritik“, sagt Dr. Fabian Nitschke vom Institut für Angewandte
Geowissenschaften (AGW) des KIT und Mitbegründer der deutsch-chilenischen
Initiative BRIDGE (steht für: German-Chilean Institute for Element
Extraction from Brines and Integrated Geological Reservoir Modeling). „Der
Status quo belastet Menschen und Ökosysteme vor Ort. Wir wollen zeigen,
dass ein Rohstoffabbau auch anders funktionieren kann – schonender,
umweltverträglicher und in enger Partnerschaft mit den Menschen vor Ort,
in Chile genauso wie in Deutschland.“

Forschungskampagne in der Atacama-Wüste

Der Lithiumabbau in Chile in der Atacama-Wüste erfolgt typischerweise
durch die Nutzung großer Verdunstungsbecken. Dabei werden salzhaltige
Lösungen über Monate oder Jahre an der Oberfläche konzentriert. „Durch die
Verdunstung an der Sonne verbrauchen diese Verfahren zwar wenig externe
Energie, greifen dafür aber stark in die Oberfläche der Salzseen ein und
können dabei meistens nur etwa 50 Prozent des im Fluid enthaltenen
Lithiums extrahieren“, sagt Dr. Valentin Goldberg, ebenfalls vom AGW des
KIT und Mitbegründer von BRIDGE. Ziel der Initiative sei es deshalb,
technische Alternativen zu nutzen, die ohne langwierige Verdunstung und
ausgedehnte Flächennutzung auskommen und gleichzeitig eine effizientere
Ressourcennutzung ermöglichen.

„Wir prüfen beispielsweise Verfahren der Direktextraktion, bei denen
kritische Rohstoffe mithilfe selektiver Materialien oder chemischer
Prozesse unmittelbar aus den Lösungen abgeschieden werden. Diese
Materialien wirken wie chemische Filter, die gezielt einzelne Elemente
aufnehmen“, so Dr. Fabian Jeschull vom Institut für Angewandte Materialien
des KIT, der an BRIDGE beteiligt ist. „Die Lösungen führen wir im
Anschluss wieder in das natürliche Reservoir zurück, um die Wasserbilanz
neutral zu halten.“

Um zu prüfen, unter welchen Bedingungen sich solche Verfahren einsetzen
lassen, untersuchen Forschende derzeit verschiedene Lagerstätten
mineralischer Lösungen in der Atacama-Wüste. Während einer mehrwöchigen
Forschungskampagne, an der weitere Geologinnen und Geologen aus Chile und
Deutschland beteiligt sind, entnehmen sie Proben aus Salzseen sowie aus
vulkanisch geprägten Reservoirsystemen und analysieren deren chemische und
isotopische Zusammensetzung. „Uns interessiert, welche Rohstoffe neben
Lithium in diesen Fluiden enthalten sind und wie sie sich gezielt gewinnen
lassen“, sagt Goldberg.

Parallel dazu untersuchen die Forschenden die Lagerstätten als integrierte
Systeme – vom geologischen Reservoir über die Stoffströme bis hin zu
möglichen Aufbereitungsprozessen. „Wir beziehen dabei auch die im Fluid
gespeicherte geothermische Wärme ein“, betont Goldberg. „Sie kann genutzt
werden, um Energie für die Prozessführung bereitzustellen.“ Grundsätzlich
ziele die Arbeit von BRIDGE darauf ab, Verfahren zu entwickeln, die
Eingriffe in Landschaft und Ökosysteme reduzieren und gleichzeitig den
Energiebedarf sowie die Emissionen der Rohstoffgewinnung deutlich senken.

Anwendung auch in Europa denkbar

Um Transparenz, Partizipation und gesellschaftliche Akzeptanz zukünftiger
Rohstoffprojekte sicherzustellen, findet die Forschungskampagne in Chile
im engen Austausch mit Vertreterinnen und Vertretern indigener
Gemeinschaften vor Ort statt. Mittelbar könnten diese Gemeinschaften durch
eine wissenschaftliche Überwachung des Wasserhaushaltes profitieren,
ebenso von der energetischen Nutzung der geothermischen Systeme und unter
Umständen sogar von einer Trinkwasserversorgung durch aufbereitetes
Thermalwasser. „Unsere gemeinsame Forschung ist aber keinesfalls auf eine
Anwendung in Chile beschränkt“, sagt Nitschke. „Die Kooperation ermöglicht
gleichzeitig einen Wissenstransfer nach Deutschland, insbesondere durch
die umfangreichen Erfahrungen aus der Lithiumextraktion in Chile. Sie
eröffnet damit auch für Lagerstätten in Deutschland und Europa neue
Möglichkeiten.“

Über BRIDGE

Die deutsch-chilenische Initiative BRIDGE entwickelt Methoden, um das
Flüssigkeitsreservoire im Hinblick auf die Gewinnung von kritischen
Rohstoffen zu bewerten und zu nutzen. Die deutschen Partner sind das KIT
und die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) sowie die
Deutsche Rohstoffagentur (DERA). Die chilenischen Partner sind die
Universität von Chile und der Nationale Dienst für Geologie und Bergbau
(SERNAGEOMIN). Das Bundesministerium für Forschung, Technologie und
Raumfahrt (BMFTR) fördert den Aufbau der gemeinsamen, nachhaltigen
Partnerstruktur mit Chile BRIDGE.

Im Dialog mit der Gesellschaft entwickelt das KIT Lösungen für große
Herausforderungen – von Klimawandel, Energiewende und nachhaltigem Umgang
mit natürlichen Ressourcen bis hin zu Künstlicher Intelligenz,
technologischer Souveränität und demografischem Wandel. Als Die
Universität in der Helmholtz-Gemeinschaft vereint das KIT
wissenschaftliche Exzellenz vom Erkenntnisgewinn bis zur
Anwendungsorientierung unter einem Dach – und ist damit in einer
einzigartigen Position, diese Transformation voranzutreiben. Damit bietet
das KIT als Exzellenzuniversität seinen mehr als 10 000 Mitarbeitenden
sowie seinen 22 800 Studierenden herausragende Möglichkeiten, eine
nachhaltige und resiliente Zukunft zu gestalten. KIT – Science for Impact.