Lithium aus dem elektrochemischen Reaktor

Ausgangsmaterial ist Sole, wie sie beispielsweise in Form von heissen Thermalwässern anfällt, die aus grossen Tiefen hochgepumpt werden, um Strom zu erzeugen und Fernwärmenetze zu versorgen. Lithium wird in grossen Mengen vor allem für Batterien in Elektroautos und in tragbarer Elektronik benötigt, etwa in Smartphones und Laptops.

Solen enthalten ausser Lithium auch Natrium-, Kalium-, Magnesium- und Kalzium-Ionen, die sehr ähnliche chemische Eigenschaften wie Lithium haben, was eine effiziente Trennung äusserst schwierig macht. Die Ähnlichkeit der Ionengrösse und -ladung zwischen Lithium und diesen anderen Ionen bedeutet, dass herkömmliche Trenntechniken sehr viel Strom benötigen und chemische Abfälle verursachen. Darüber hinaus enthalten Solen hohe Konzentrationen an Chloridionen, die bei herkömmlichen elektrochemischen Verfahren zur Bildung von gefährlichem Chlorgas führen.

Das Team unter der Leitung von Lisa Biswal und Haotian Wang hat diese Probleme mit einem neuartigen elektrochemischen Dreikammerreaktor gelöst. Im Gegensatz zu herkömmlichen Methoden verfügt dieser neue Reaktor über eine mittlere Kammer, die einen porösen Festelektrolyten enthält. Dieser verhindert die Chlorgasbildung, indem er die Chloridionen daran hindert, die Elektroden zu erreichen, an denen sie sich in das gefährliche Gas umwandeln. Die neu entwickelte Glaskeramik-Membran lässt Lithiumionen passieren und blockt alle anderen ab.

"Unser Ansatz erzielt nicht nur eine hohe Lithiumreinheit, sondern mindert auch die mit herkömmlichen Extraktionsmethoden verbundenen Umweltrisiken", sagt Biswals Doktorand Yuge Feng. Auch in Deutschland wird Lithium aus Sole gewonnen, die in einer von EnBW betriebenen Geothermieanlage in Bruchsal bei Karlsruhe gefördert wird, um Strom und Fernwärme zu erzeugen. Dort wird mithilfe eines Harzes aus der Sole eine Lithiumchloridlösung extrahiert, aus der die Helm AG-Tochter LevertonHelm in ihren Anlagen im britischen Basingstoke reines Lithium gewinnt. (pressetext.com)