Ein Wissenschaftsteam der Monash University hat eine Technik entwickelt, mit der sich Lithium für die Batterieproduktion aus festen lithiumhaltigen Salzgemischen statt aus flüssigen Solen extrahieren lässt. Das Verfahren benötigt kaum Frischwasser und weniger Energie und stellt damit eine umweltfreundlichere Alternative zur herkömmlichen Lithiumgewinnung dar. Das Verfahren soll mit einer Gewinnungsrate von 95 Prozent zugleich sehr effizient sein. Die Forscher haben die Methode zum Patent angemeldet.

Umweltunfreundliche und ineffektive Lithiumgewinnung

Lithium wird heutzutage im Wesentlichen auf zwei Arten gewonnen: dem Abbau von Festgestein und anschließender Raffinierung zu nutzbaren Lithiumverbindungen sowie der Gewinnung von Lithiumcarbonat durch Verdunstung geförderter lithiumhaltiger Sole in großen Becken.

Die Verdunstung der Sole benötigt jedoch einige Zeit. Es kann von einigen Monaten bis zu zwei Jahre dauern, bis eine verwertbare hochkonzentrierte Lithiumchlorid-Lösung übrigbleibt. Entsprechend werden Verfahren eingesetzt, die den Zeitaufwand verkürzen. Diese Direct-Lithium-Extraction-Methoden benötigen allerdings Unmengen von Süßwasser, das in den trockenen Regionen, in denen die lithiumhaltige Sole vorkommt, Mangelware ist. Die Entnahme von Frischwasser in diesen Regionen führt daher zu schwerwiegenden Auswirkungen auf die Ökosysteme und den Menschen. Hinzu kommt, dass diese Verfahren nicht besonders effektiv sind. Weniger als die Hälfte des tatsächlichen Lithiums kann damit gewonnen werden.

Lithiumgewinnung aus fester Salzkruste

Die Wissenschaftler der Monash University haben eine Methode entwickelt, die das Lithium nicht aus flüssiger Sole extrahiert, sondern nach der Verdunstung die feste Salzkruste nutzt, in der das Lithium gebunden ist. Das Salz waschen die Forscher mit den industriellen Lösungsmitteln Ethanol und Aceton aus, wie aus der Studie „Precision Dissolution of Salts for Solar-Driven Lithium Extraction from Brines“ hervorgeht, die in Environmental Science & Technology erschienen ist.

Beide Lösungsmittel sind organische Flüssigkeiten, die das Lithium herauslösen und zugleich von Verunreinigungen trennen. Darunter fallen beispielsweise Bor und Sulfat, die gewöhnlich an der Lithiummatrix haften und bei herkömmlichen Verfahren durch den zusätzlichen Einsatz von Chemikalien entfernt werden müssen. Zudem werden auch keine größeren Frischwassermengen bei dem Verfahren der Forscher der Monash University benötigt.

Das gewonnene Lithium weist entsprechend bereits nach der Extraktion eine hohe Reinheit auf, was die Nutzung in Batterien erleichtert. Insgesamt soll die Methode bis zu 95 Prozent des Lithiums herauslösen. Das ist etwa doppelt so viel wie bei herkömmlichen Verfahren.

Die Lösungsmittel gewinnen die Forscher mit einer von ihnen entwickelten Rückgewinnungsmethode „Interfacial solar evapotation“ zurück. Dabei nutzen sie natürliches Sonnenlicht zur Speicherung von Wärme an der Oberfläche der durch den Waschvorgang verunreinigten Lösungsmittel. Das führt zu einem schnelleren Extraktionsprozess, der zu einer Rückgewinnung der reinen Lösungsmittel Ethanol und Aceton zu mehr als 99 Prozent führt.

Die Wissenschaftler haben ein Patent auf ihr Verfahren zur Extraktion von Lithium aus festem Salz angemeldet. Sie gehen davon aus, dass mit dieser Methode die industrielle Gewinnung von Lithium einfacher, umweltfreundlicher und effizienter möglich ist.

(olb)