{"id":86298,"date":"2022-10-27T02:41:00","date_gmt":"2022-10-27T00:41:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=86298"},"modified":"2022-11-02T17:01:22","modified_gmt":"2022-11-02T16:01:22","slug":"lithium-gewinnung-aus-wasser","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/lithium-gewinnung-aus-wasser\/","title":{"rendered":"Lithium-Gewinnung aus Wasser"},"content":{"rendered":"\n

Ein neues kontinuierliches und kosteng\u00fcnstiges Verfahren hat die Weltmeere im Visier<\/p>\n\n\n\n

Forschende des INM \u2013 Leibniz-Institut f\u00fcr Neue Materialien in Saarbr\u00fccken haben in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Shanghai ein neues elektrochemisches Verfahren zur Gewinnung von Lithium-Ionen aus Meerwasser entwickelt. In ACS Energy Letters stellt das deutsch-chinesische Team um Prof. Volker Presser das Verfahren vor, das zum einen mit wenig Energie-Input auskommt und zum anderen eine kontinuierliche Abtrennung von Lithium gew\u00e4hrleistet.<\/p>\n\n\n\n

Lithium z\u00e4hlt derzeit zu den begehrtesten Rohstoffen und die Nachfrage nach dem wei\u00dfen Gold wird weiter steigen. Allein die Umstellung von Verbrennungsmotoren auf Elektroantriebe f\u00fcr Fahrzeuge wird Lithium zu einer knappen Ressource machen. Zwar lagern beachtliche Reserven in chilenischen Salzw\u00fcsten oder in australischen Minen, doch langfristig m\u00fcssen neue Quellen erschlossen werden, um den wachsenden Bedarf zu bedienen. Ideal sind dabei regionale Lithium-Quellen, da sich durch verk\u00fcrzte Transportwege auch der CO2-Fu\u00dfabdruck von Lithium-Technologien deutlich verbessern lie\u00dfe. <\/p>\n\n\n\n

Ein Erfolg versprechender Ansatz ist auch das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien, das allerdings erst dann einen nennenswerten Ertrag bringt, wenn gen\u00fcgend Batterien an ihrem Lebensende angekommen sind. Die Extraktion des Alkalimetalls aus w\u00e4ssrigen L\u00f6sungen ist eine weitere Methode, an der intensiv geforscht wird. So gibt es einige Ans\u00e4tze, Lithium aus Thermalwasser oder sogar aus Grubenwasser zu gewinnen. Und nicht zuletzt stellen die Weltmeere ein schier unersch\u00f6pfliches Reservoir dar. Zwar ist die Lithiumkonzentration im Meerwasser \u00e4u\u00dferst gering, doch in Summe bringen es die 1,4 Milliarden Kubikkilometer Wasser auf einen Lithiumgehalt von 230 Milliarden Tonnen.<\/p>\n\n\n\n

Basis des in ACS Energy Letters<\/a> vorgestellten Verfahrens zur Lithiumgewinnung aus w\u00e4ssrigen L\u00f6sungen ist eine Kombination aus einer Redox-Fluss-Batterie, einer Polymermembran f\u00fcr den Austausch von Anionen und zwei lithiumselektiven keramischen Membranen (LISICON). Im Gegensatz zu herk\u00f6mmlichen Batterien speichern Redox-Fluss-Batterien Energie durch Oxidation und Reduktion eines fl\u00fcssigen Elektrolyten und nicht durch eine elektrochemische Reaktion in festen Elektroden. Der fl\u00fcssige Zustand hat den Vorteil, dass der Redox-Elektrolyt gepumpt und so das System kontinuierlich betrieben werden kann. Je nachdem, wie gro\u00df das System sein muss, kann die Gr\u00f6\u00dfe der Elektrolyt-Tanks einfach angepasst werden.<\/p>\n\n\n\n

Die elektrochemische Zelle besteht aus zwei Kammern: eine f\u00fcr die elektrochemische Oxidation und eine zweite f\u00fcr die Reduktion. Zwischen diesen beiden Kammern befindet sich eine Ionentauschmembran. Das Neue am INM-System ist, dass sich zwischen den beiden Kammern f\u00fcr den Redox-Elektrolyten zwei weitere Kan\u00e4le f\u00fcr den Zustrom von lithiumhaltigem Wasser und zur Anreicherung von Lithium-Ionen befinden. Damit kommt das Gesamtsystem auf vier Kammern. Die enorme Selektivit\u00e4t von Lithium-Ionen verdankt das System den keramischen LISICON-Membranen, die andere Kationen, wie Natrium- oder Kalium-Ionen, effektiv blockieren.<\/p>\n\n\n\n

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\u201eMan kann sich unser Verfahren wie einen im Kreis fahrenden Bus vorstellen. Lithium-Ionen, z. B. aus Meerwasser, werden durch die Reduktion einer Rotkali-L\u00f6sung in der einen Kammer aufgenommen und bei der Oxidation in einer anderen Kammer wieder abgegeben\u201c, erl\u00e4utert Prof. Presser und erg\u00e4nzt: \u201eDieses \u201aEin-und-Aussteigen\u2018 hat viele Vorteile: Zum einen k\u00f6nnen wir das System kontinuierlich laufen lassen, ganz wie jede andere Redox-Fluss-Batterie. Das ist sehr wichtig f\u00fcr eine best\u00e4ndige Lithium-Ernte. Und zum anderen k\u00f6nnen wir damit verschiedene Lithium-Ionen-Quellen nutzen.\u201c Stefanie Arnold, Doktorandin in der Energie-Materialien-Gruppe des INM, f\u00fchrt weiter aus: \u201eDas Verfahren eignet sich f\u00fcr nat\u00fcrliches Wasser, beispielsweise aus den Ozeanen oder aus Hydrothermalquellen. Wir k\u00f6nnen es aber auch f\u00fcr Grubenwasser oder f\u00fcr die Extraktion von Lithium-Ionen beim hydrometallurgischen Recyclen von gebrauchten Batterien nutzen\u201c.<\/p>\n\n\n\n

Im n\u00e4chsten Schritt soll das elektrochemische System weiter verbessert werden. \u201eDerzeit ist die keramische LISICON-Membran im Fokus unserer Optimierungsstrategie. D\u00fcnnere und auf anderen Materialien basierende Lithium-Ionen-Membranen werden den Prozess deutlich schneller ablaufen lassen und ergeben geringere Kosten bei gleichzeitig verbesserter mechanischer Stabilit\u00e4t\u201c, so Volker Presser. Eine solche Technologie kann perspektivisch einen wichtigen Beitrag zur Lithium-Kreislaufwirtschaft leisten.<\/p>\n\n\n\n