Entwicklung einer Aufbereitungsstrategie zur kombinierten Rohstoff- und Frischwassergewinnung aus geothermalen Fluiden

Die Energiewende und der damit verbundene Bedarf an nichtenergetischen, mineralischen Rohstoffen haben die Bundesregierung veranlasst, die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten entlang der gesamten Wertschöpfungskette auszubauen. Es ist bekannt, dass die hochmineralisierten Thermalwässer, die bei der Gewinnung geothermischer Energie zirkulieren, zum Teil signifikante Anreicherungen an wirtschaftsstrategischen Elementen wie Lithium aufweisen. Die Gewinnung von mineralischen Rohstoffen aus Thermalwässern ist verfahrenstechnisch anspruchsvoll, aber neue nachhaltige Methoden ebnen den Weg für eine wirtschaftliche Gewinnung als Alternative zum konventionellen Bergbau.

In dem deutsch-chilenische Projekt BrineMine wird dieser Ansatz, Rohstoffe aus geothermischen Wässern zu gewinnen, erforscht. Mit Hilfe von Membrantechnologie soll die Wärme des Wassers verwendet werden, um in einem geschlossenen System, die mineralischen Rohstoffe und das Wasser durch einen technischen Prozess voneinander zu trennen. Ziel ist es so neben den Mineralen auch Frischwasser als wichtige Ressource zu gewinnen. Im Vergleich zu herkömmlichen Evaporationsverfahren beschleunigen die Membranverfahren die Aufkonzentration der Wässer, sodass eine rohstoffeffiziente und nachhaltige Alternative zum konventionellen Li-Bergbau aufgezeigt wird. ... mehrDafür wurde eine Demonstrationsanlage entwickelt, mit welcher erste Extraktions- und Aufkonzentrationsschritte im laufenden Betrieb eines Geothermiekraftwerks getestet werden konnten. Ein Augenmerk liegt hierbei auf der Vorbehandlung der Thermalwässer um Mineralablagerungen innerhalb der Membranmodule zu verhindern. Unkontrollierten Ausfällungen von Silikaten, welche in geothermalen Wässern häufig nahe der Sättigung sind, können die Produktivität der Anlage einschränken. Ein gezieltes Ausfällen gewährt die Prozessierbarkeit des Fluids und bietet weiterhin die Möglichkeit, das gefällte Silikat selbst als gefragten Rohstoff zu produzieren.

In dieser Studie soll die Entwicklung der Behandlungsstrategie anhand von Laborversuchen und numerischen Designrechnungen dargestellt werden. Weiterhin wird die erfolgreiche Implementierung der Pilotanlage im laufenden Kraftwerksprozess gezeigt sowie die Auswirkung auf das behandelte Wasser und entstandenen Fällungsprodukte