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Blickpunkt Geothermie XIV: Thermalwasseraufbereitung zur Rohstoffextraktion

12. August 2020

Der kommende Blickpunkt Geothermie am 14. August 2020 beschäftigt sich mit der Rohstoffextraktion aus geothermischen Tiefenwässern. Dr. Sebastian Held stellt das BrineMine Projekt des Instituts für Angewandte Geowissenschaften am KIT vor. Hier können Sie sich anmelden.

Die Energiewende und der einhergehende Bedarf nicht energetischer, mineralischer Rohstoffehat die Bundesregierung veranlasst die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten entlang der gesamten Wertschöpfungskette auszubauen. Im Fokus stehen wirtschaftsstrategische Rohstoffe wie Hochtechnologiemetalle, deren Verfügbarkeit für Zukunftstechnologien gesichert werden muss, um eine Abhängigkeit vom Weltmarkt zu reduzieren. Die Erschließung neuer Ressourcen bietet hierbei das Potential, die konventionelle Rohstoffgewinnung zu ergänzen und damit die gesetzten strategischen Ziele der Bundesregierung zu erreichen.

Dreijähriges Forschungsprojekt des BMBF

Das BrineMine Projekt ist eine dreijähriges BMBF-gefördertes Forschungsprojekt, das die stoffliche Nutzung von Geothermalwässer wissenschaftlich untersucht. Dabei ist das Projekt als binationales Forschungsvorhaben zwischen deutschen und chilenischen Forschungs- und Industriepartnern realisiert. Das Projekt ist thematisch in zwei Schwerpunkte gegliedert:

  1. Bestimmung des Potentials von Thermalwässern hinsichtlich der Extraktion wirtschaftlichrelevanter Rohstoffe
  2. Vorbehandlung von Thermalwässern im Vorfeld der Rohstoffextraktion.

Ziel des Projektes ist die Entwicklung, Installation und die Inbetriebnahme eines Prototyps an ausgewählten Geothermiestandorten in Chile und Deutschland.

Wirtschaftsstrategische Elemente in Thermalwässern

Es ist bekannt, dass die hoch mineralisierten Thermalwässer, die bei der Nutzung von Geothermie gefördert werden, teilweise über erhebliche Konzentrationen an wirtschaftsstrategischen Stoffen wie Lithium, Rubidium, Antimon,Wolfram, etc. verfügen. Das BrineMine Projekt soll das Auftreten dieser Stoffe in geothermischen Wässern vor dem Hintergrund der Rohstoffgewinnung qualitativ und quantitativ beschreiben. Dazu wird basierend auf Literaturwerten sowie eigener hydrochemischer Probenahmekampagnen eine Datenbank erstellt, um die Zusammensetzung verschiedenster geothermischer Wässer statistisch zu erfassen. Durch die Nutzung von Isotopenmethoden soll weiterhin die Fluidgenese bestimmt werden, um so das Auftreten erhöhter Fluidkonzentrationen zu speziellen Lithologien oder geothermischen Situationen zuordnen zu können. Die hydrochemischen Kampagnen sollen Standorte selektieren, die für den Aufbau des Prototyps ideal geeignet sind. Abschließend soll mit Hilfe geophysikalischer Methoden die Größe des Reservoirs und somit die Wirtschaftlichkeit der stofflichen Nutzung bestimmt werden.

Konzentration und Extraktion der Elemente

Die Gewinnung mineralischer Rohstoffe aus thermalen Wässern ist prozesstechnisch nicht trivial. Unter dem Einsatz moderner Technologien kann diese Art der Gewinnung jedoch eine wirtschaftliche Alternative zum konventionellen Abbau darstellen. Es besteht das Ziel im Rahmen dieses Projekts einen Prototyp zu entwickeln mit dem ausgewählte Rohstoffe aus den geothermischen Solen effektiv abgetrennt werden können. Das dafür entwickelte Verfahren besteht aus einer nasschemischen Vorbehandlungsstufe und einer Membrandestillation zur Aufkonzentration der im Wasser gelösten Rohstoffe. Aufgrund insgesamt hoher Salzkonzentrationen bedarf es einer selektiven Abscheidung ausfällungsbildender Minerale in der Vorbehandlung. Im Fokus stehen dabei im Besonderen die Entfernungvon Calcit und Silikat-Ausfällungen, die aufgrund der Änderung der p-T-Bedingungen zu erwarten sind. In Labor- und Technikumsversuchen konnten effektive Methoden identifiziert werden, die eine Fällung von bis zu 95 Prozent der Silikat-Ausgangskonzentration ermöglichen. Ein wesentlicher Energieaufwand in der Rohstoffextraktion steckt in der Erzeugung der Superkonzentrate durch verschiedene Membrantechniken. Im BrineMine Projekt wird die Membrandestillation verwendet, welche energieneutral mit der geothermischen Wärme angetrieben werden soll. Um eine Langlebigkeit der Anlage zu gewährleisten, ist eine effektive Kombination der Vorbehandlung und der Membranmodule entscheidend.

Weiter Informationen und die Möglichkeit auch direkt mit dem Projektleiter Seabstian Held in Kontakt zu treten besteht im Rahmen des nächsten Blickpunkt Geothermie am 14. Oktober 2020 um 14 Uhr. Kostenfreie Anmeldung ist über die Webseite des Informationsportals Tiefe Geothermie möglich. (js)

Quelle: 

KIT

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