Pubblicato originariamente su The Karlsruhe Institute of Technology
Che si tratti di accumulo di energia dalla rete, mobilità elettrica o elettronica indossabile, le batterie agli ioni di litio sono diventate parte integrante della nostra vita. Milioni di tonnellate di litio vengono estratte in luoghi lontani dalla Germania per produrli ogni anno. Tuttavia, un'invenzione fatta dagli scienziati del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) potrebbe ora consentire anche l'estrazione economica in questo paese. Il piano è di estrarre il litio utilizzando un processo minimamente invasivo dalle acque profonde negli impianti geotermici della fossa del Reno superiore.
Un tesoro minerario si nasconde nelle formazioni rocciose profondamente sotto la Fossa del Reno Superiore:disciolto in serbatoi di acqua termale salata, notevoli quantità dell'elemento litio aspettano di essere sfruttate. "Per quanto ne sappiamo, possono esserci fino a 200 milligrammi per litro", afferma il geoscienziato Dr. Jens Grimmer dell'Institute of Applied Geosciences (AGW) di KIT:"Se utilizziamo costantemente questo potenziale, potremmo coprire una parte considerevole della domanda in Germania”. Attualmente, la Germania è un importatore netto dell'ambita risorsa che è principalmente necessaria per la produzione di batterie per veicoli elettrici ed è quindi di grande importanza per il programma di protezione del clima del governo federale. Le importazioni provengono dai tipici paesi minerari Cile, Argentina e Australia, che rappresentano oltre l'80% della produzione globale.
Finora, lo sfruttamento delle riserve nazionali è stato impedito dalla mancanza di un processo adeguato per sfruttare questa risorsa in modo economicamente vantaggioso, rispettoso dell'ambiente e sostenibile. Insieme al suo collega di ricerca Dr. Florencia Saravia dell'unità di ricerca dell'Associazione tecnica e scientifica tedesca per il gas e l'acqua (DVGW) presso l'Engler-Bunte Institute (EBI) di KIT, Grimmer ha sviluppato un tale processo e KIT ora ha depositato un brevetto domanda per esso. "In una prima fase, gli ioni di litio vengono filtrati dall'acqua termale e in una seconda fase vengono ulteriormente concentrati fino a quando il litio può essere precipitato sotto forma di sale", afferma Grimmer.
Danno ecologico minimo nell'estrazione domestica di litio
Rispetto ai metodi tradizionali di produzione del litio dai laghi salati sudamericani e dalla roccia solida australiana, il processo Grimmer-Saravia offre alcuni vantaggi chiave:L'infrastruttura esistente degli impianti geotermici, attraverso i quali scorrono fino a due miliardi di litri di acqua termale ogni anno, può essere utilizzato. Contrariamente all'estrazione mineraria classica, non viene prodotto quasi alcun sovraccarico e il consumo di terra è minimo. Poiché l'acqua termale viene restituita al sottosuolo dopo l'uso, non vengono rilasciate sostanze nocive e non viene pregiudicata la produzione di energia elettrica e termica geotermica. Il litio può essere estratto continuamente in poche ore nel ciclo dell'acqua termale dell'impianto geotermico, mentre nei laghi salati sudamericani il processo di arricchimento richiede diversi mesi ed è fortemente dipendente dalle condizioni meteorologiche. Le forti piogge possono rallentare la produzione di settimane o addirittura mesi. Inoltre, il processo offre la possibilità di estrarre dall'acqua termale altri elementi rari e pregiati come il rubidio o il cesio. Questi sono necessari, ad esempio, nella tecnologia laser e del vuoto.
Poiché il processo può utilizzare l'infrastruttura tecnica ed energetica di un impianto geotermico, anche il suo bilancio di CO2 si distingue molto positivamente rispetto ai processi tradizionali. “Esportiamo molti problemi ambientali in paesi terzi per mantenere e migliorare i nostri standard di vita. Con questo processo, possiamo assumerci la nostra responsabilità ed estrarre importanti materie prime per le moderne tecnologie in modo rispettoso dell'ambiente direttamente a casa nostra", afferma Florencia Saravia. "Possiamo anche creare catene del valore regionali, creare posti di lavoro e allo stesso tempo ridurre le dipendenze geopolitiche".
Centinaia di tonnellate di litio all'anno da un unico impianto
Insieme ai partner del settore, i due scienziati stanno ora sviluppando un impianto di prova per l'estrazione del litio. In questo primo impianto prototipo, che sarà costruito in un impianto geotermico nella fossa dell'Alto Reno, verranno estratti in una prima fase diversi chilogrammi di carbonato di litio o idrossido di litio. Se i test hanno esito positivo, è prevista la costruzione di un impianto di grandi dimensioni. Sarebbe quindi possibile produrre diverse centinaia di tonnellate di idrossido di litio all'anno in ogni impianto geotermico. Secondo i dati attuali, il potenziale nella fossa del Reno superiore, sul lato tedesco e francese, ammonta a diverse migliaia di tonnellate di litio recuperabile all'anno.
Ulteriori informazioni sul KIT Energy Center: http://www.energie.kit.edu 
Essendo "The Research University in the Helmholtz Association", KIT crea e trasmette conoscenza per la società e l'ambiente. L'obiettivo è dare un contributo significativo alle sfide globali nei settori dell'energia, della mobilità e dell'informazione. Per questo, circa 9.300 dipendenti collaborano in un'ampia gamma di discipline nelle scienze naturali, scienze ingegneristiche, economia, scienze umane e sociali. KIT prepara i suoi 24.400 studenti a compiti responsabili nella società, nell'industria e nella scienza offrendo programmi di studio basati sulla ricerca. Gli sforzi di innovazione di KIT creano un ponte tra importanti scoperte scientifiche e la loro applicazione a beneficio della società, della prosperità economica e della conservazione della nostra base naturale di vita. KIT è una delle università di eccellenza tedesche.
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