30年后沿断裂带注入井周围贫锂热水扩散。(图片:Valentin Goldberg和Fabian Nitschke)
上莱茵河流域现有的地热井可以在几十年内可靠地提取锂，而不会使这些资源枯竭。这是卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)研究人员最近进行的数据分析的结果。研究结果发表在《能源》杂志上(DOI: 10.3390/en16165899)。
在实现气候中和的道路上，欧洲将需要大量的锂用于电池存储系统。然而，到目前为止，它在世界锂开采量中所占的份额仅为1%。因此，KIT的研究人员正在研究从地热资源中提取锂的方法。KIT应用地球科学研究所(AGW)的Valentin Goldberg说:“理论上，上莱茵河流域和德国北部盆地的地热发电厂可能会满足德国每年2%到12%的锂需求。”他和他的团队在大量数据分析的基础上计算出了这种潜力。然而，目前还不清楚撤离可能持续多久。研究人员的另一项研究现在提供了一个乐观的观点。戈德堡说:“根据我们的研究结果，锂的提取将可能在多年内以低环境成本进行。”“为我们的研究开发的模型描述了莱茵河上游河谷的锂提取。但参数的选择也可以转移到其他关节系统。”
地热锂生产模型
从热水中提取锂不是一种传统的采矿方式。这就是为什么传统方法不能用于分析的原因。“溶解在水中的锂存在于岩石中广泛分布的节理和空洞网络中。然而，只能通过单口井在特定的位置进入，”AGW Fabian Nitschke博士说，他也参与了这项研究。因此，储层的尺寸取决于可通过水力井获得的水量。”为了计算锂生产潜力，研究人员必须考虑潜在的水萃取量、其锂浓度和单位时间的锂萃取量。“我们使用了一种适应上莱茵河流域地下条件的动态运输模型。它结合了热、液压和化学过程。石油和天然气行业也有类似的模型，但还没有应用到锂电池中。”Nitschke指出。
当使用地热能时，提取的水通过第二个钻孔被泵回地下。研究人员想知道深水中的锂浓度是否会随着时间的推移而降低。结果表明，在30年的调查期内，由于深水被回水稀释，提取钻孔中的锂浓度在前三分之一的时间内下降了30 ~ 50%。然后，锂的浓度保持不变。Nitschke说:“这可以归因于开放的联合系统，该系统可以从其他方向持续供应新鲜的深水。”建模表明，锂的连续开采将可能持续数十年:“实际上，这种非常规资源的开采显示出经典的循环行为。碳氢化合物开采或矿石开采的产量也在开始时最高，然后开始逐渐下降。”
在30年的时间里，沿着断层带注入井周围的锂耗尽热水的扩散(由Valentin Goldberg和Fabian Nitschke制作)。
可持续未来的明智投资
作为地热能和储层技术教授，AGW的Thomas Kohl指导了相应的研究活动，他认为研究结果是支持广泛使用地热能的另一个论据。“我们已经知道地热资源可以提供基本负荷的可再生能源几十年。我们现在的研究表明，莱茵河谷上游的一座发电厂可以额外满足德国每年锂消耗量的3%。”科尔的团队目前正在研究实际实施的解决方案。最近，它在《海水淡化》上发表了一篇关于热水资源提取的初步处理的研究。科尔说:“下一步是将这项技术转化为工业规模。”
原始出版物
戈德堡,诉;Dashti, a;Egert r;本尼,b;科尔、t;Nitschke, F.:《德国地热系统中锂提取的挑战和机遇——第3部分:提取盐水的回归》。能量,2023年。DOI: 10.3390 / en16165899
https://doi.org/10.3390/en16165899
戈德堡,诉;冬天,d;f·尼奇克;举行,美国;Gro?f;Pfeiffle d;Uhde, j .;Morata d;Koschikowski, j .;Kohl, T.:地热发电厂金属提取过程中连续二氧化硅处理策略的发展。海水淡化,2023年。DOI: 10.1016 / j.desal.2023.116775
https://doi.org/10.1016/j.desal.2023.116775
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