Vulcan Energy Resources treibt sein Lithium-Projekt in Deutschland voran

von pv magazine Australien

Lithium ist mit einem dieser unangenehmen Paradoxe konfrontiert, bei denen die Gewinnung des für die Nachhaltigkeit benötigten Materials die Umwelt negativ beeinflusst. Das ist eine bedauerliche Tatsache, die von der Industrie im Allgemeinen gerne übersehen wird, zumindest wenn es nicht viele Alternativen gibt. Das an der australischen Börse (ASX) notierte Unternehmen Vulcan Energy Resources glaubt jedoch, genau diese Alternative gefunden zu haben – ein Verfahren, das die Umwelt nur minimal beeinträchtigt und eine Infrastruktur für eine kontinuierliche erneuerbare Heizung hinterlässt. „Wir haben diesen Prozess im Grunde mit bestehenden Technologien entwickelt, aber wir haben darauf geachtet, fossile Brennstoffe auszuschließen“, sagte der Geschäftsführer und Mitbegründer des Unternehmens, Francis Wedin, zu pv magazine Australia.

Als Geologe, der zunächst im australischen Goldbergbau tätig war, bevor er sich 2014 für Lithium interessierte, hat Wedin jahrelang nach Möglichkeiten gesucht, das Material mit Hilfe geothermischer Ressourcen zu gewinnen. Das Unternehmen, das er zusammen mit dem Geothermieexperten Horst Kreuter in Deutschland gegründet hat, betreibt seit über einem Jahr eine Pilotanlage und baut derzeit eine Demonstrationsanlage, die laut Wedin den Umfang des von ihm verfolgten Projekts in der deutschen Oberrheinregion nachahmen wird. „Es gibt also eine Demonstrationsanlage für die Lithiumextraktion und eine Anlage für die Lithiumverarbeitung zur Herstellung des Endprodukts“, so Wedin.

Obwohl Vulcan Energy Resources noch in den Kinderschuhen steckt, hat das Unternehmen bereits nicht nur Stellantis angezogen, mit dem es einen umfangreichen Abnahmevertrag bis 2035 abgeschlossen hat, sondern auch LG Energy Solution, Volkswagen, Reno und den belgischen Batteriekathodenspezialisten Umicore. Alle haben Abnahmeverträge für Vulcans zukünftige Produktion abgeschlossen. Kurz gesagt, das Interesse an Vulcans Lithium ist bereits weit überzeichnet, genau wie seine Kapitalerhöhungen.

Wie die CO2-freie Lithiumgewinnung von Vulcan funktioniert

Die genaue Vorgehensweise bei der Gewinnung von Batteriemineralien aus dem Boden kann die Menschen ein wenig nervös machen. Es ist oft nicht schön, deshalb konzentrieren wir uns lieber auf die Technologien, die diese Produkte hervorbringen werden. Das Lithium, das wir heute verwenden, stammt hauptsächlich aus zwei Quellen: aus dem Abbau von Hartgestein und aus Solen. Ein Großteil des Hartgesteinabbaus findet in Australien statt, ein Prozess, der viel Energie verbraucht (und daher einen großen Kohlenstoff-Fußabdruck hinterlässt) und die Standorte verschmutzt. Bei der anderen Option, die meist im sogenannten Lithiumdreieck in Südamerika durchgeführt wird, werden lithiumreiche Solen verdampft. Diese Methode ist wasserintensiv und verwendet in der Regel umweltschädliche Regentien und Gas zum Heizen.

Das Verfahren von Vulcan arbeitet ebenfalls mit Solen, wenn auch auf andere Art und Weise. Das Verfahren besteht aus drei Hauptkomponenten, von denen die erste eine ziemlich gewöhnliche geothermische Anlage ist. Geothermische Anlagen sind seit langem in der ganzen Welt verbreitet und liefern in Ländern wie Indonesien und einigen Teilen der USA erhebliche Mengen an Energie. Wo die Geothermie genutzt wird, hängt davon ab, wo unter der Erdoberfläche Reservoirs mit heißer Flüssigkeit zu finden sind. Bei der Gewinnung geothermischer Energie wird nach dieser heißen Flüssigkeit gebohrt und damit eine zweite Flüssigkeit erhitzt, deren Dampf eine Turbine antreibt, die wiederum Strom erzeugt. „Man kann sie auch – und das planen wir in zunehmendem Maße – zum Heizen und nicht zur Stromerzeugung nutzen“, sagt Wedin, der darauf hinweist, dass die Nutzung der Ressourcen speziell zum Heizen und nicht zur Stromerzeugung weniger Umwandlungsverluste mit sich bringt und somit effizienter ist.

Eine der größten geothermischen Ressourcen Europas befindet sich am Oberrhein, der sich über den Südwesten Deutschlands bis nach Frankreich erstreckt. Vulcan möchte diese nutzen, nicht nur weil Wedin der Meinung ist, dass die Wärmeversorgung „der Elefant im Raum ist, wenn es um die Dekarbonisierung geht“, sondern auch weil die im Oberrhein gefundene Flüssigkeit sehr lithiumreich ist.

Vulcan betreibt bereits eine geothermische Anlage am Oberrhein und unterzeichnete im April einen Vertrag zur Lieferung von bis zu 350 Gigawattstunden Energie pro Jahr an die Stadt Mannheim. In Zukunft soll jedoch das Lithium aus der „heißen, salzhaltigen, lithiumreichen Flüssigkeit“ gewonnen werden, bevor es in einem geschlossenen Kreislauf wieder in den Rhein eingeleitet wird. „In diesem Fall leiten wir die Sole zunächst durch eine sogenannte Absorptionsanlage, dort durchläuft die Sole eine Reihe von Tanks“, erklärt Wedin. „Die Tanks sind mit einer Art Absorptionsmittel gefüllt. Es handelt sich dabei um ein Harz auf Tonerdebasis, das ähnlich wie bei der Wasseraufbereitung verwendet wird. In der Sole befindet sich Lithiumchlorid, das an das Harz adsorbiert wird. Es handelt sich also um einen physikalisch-chemischen Prozess, der Wärme benötigt, damit er funktioniert; die Sole muss etwa 60 bis 80 Grad warm sein.“

Am Oberrhein wird die Sole vorgewärmt, wie Wedin sagt. „Das ist sozusagen der erste Vorteil.“ Dann wird reines Wasser verwendet, um das Harz vom Lithium zu befreien, und das überschüssige Wasser wird durch Umkehrosmose verdampft. „Wir verwenden einen Teil des Dampfes aus der geothermischen Anlage, um einen erzwungenen Verdampfungsprozess anzutreiben“, sagt Wedin. „Das ist also der zweite Vorteil.“ Nach all dem bleibt für Vulcan ein Lithiumchloridkonzentrat übrig, das an eine Chemiefabrik geliefert wird. Wichtig ist, dass die Anlage, die Vulcan zu nutzen beabsichtigt, direkt vor den Toren Frankfurts liegt, weniger als 100 Kilometer entfernt – eine wesentlich kürzere Entfernung für die Verarbeitung als beispielsweise von Australien nach China, was die üblichere Route ist.

Lithium-Elektrolyse

Wedin betont, dass sich Vulcan bei seinen Verfahren auf bestehende Methoden und Technologien konzentriert hat, weist aber darauf hin, dass zwar alle bisherigen Komponenten bereits kommerziell genutzt werden, der letzte Schritt der Lithiumelektrolyse jedoch neu ist. „Die Lithiumelektrolyse wird derzeit nicht kommerziell genutzt, aber sie ist der Chloralkali-Elektrolyse sehr ähnlich“, sagt er. Im Wesentlichen wird das Unternehmen Elektrolysezellen verwenden, die den in der Chloralkaliindustrie verwendeten Zellen sehr ähnlich sind, um das Endprodukt Lithiumhydroxid herzustellen. Vulcan hat sich für diese Methode entschieden, weil sie einen geringeren Kohlenstoff-Fußabdruck hinterlässt und die Kosten niedriger sind als beim herkömmliche Reagenzienverfahren. „Wir haben uns für die Elektrolyse entschieden, weil wir grünen Strom verwenden können“, sagt Wedin.

Wachstum des Projekts

Aufgrund der Struktur des Vulcan-Prozesses handelt es sich bei dem Projekt nicht um eine einzige große Anlage, sondern vielmehr um den Bau einer Reihe von geothermischen Anlagen, die mit der nahe gelegene Chemiefabrik verbunden werden. „Wir sind also in der Lage, auf modulare Weise zu wachsen“, sagt Wedin. Das heißt, je mehr Anlagen gebaut werden, desto mehr wird die Lithiumproduktion gesteigert, so dass das Unternehmen mit dem Wachstum der Industrie Schritt halten kann.

Die Tatsache, dass es sich beim Oberrhein nicht um einen einzelnen Ort handelt, sondern um eine Region, die sich tief unter der Erde erstreckt (die Bohrungen, die Vulcan durchführen wird, liegen in einer Tiefe von etwa 2,5 bis 5 Kilometern), bedeutet auch, dass die Anlagen in einem weiten Umkreis gebaut werden können.

„Wir müssen keine Natur zerstören“, sagt Wedin und weist darauf hin, dass die Anlagen beispielsweise in ehemaligen Industriegebieten oder an anderen Orten geplant werden könnten, die von den örtlichen Gemeinden als geeignet angesehen werden.

In 50 Jahren, wenn genug Lithium im System vorhanden ist, um es einfach zu recyceln, kann die Infrastruktur, die Vulcan hinterlässt, weiterhin für Heizung und Strom in der Region genutzt werden, fügt Wedin hinzu. „Es passt also zum Ideal der Kreislaufwirtschaft.“ Auch wenn Vulcan sein Lithium als „Null-Kohlenstoff-Lithium“ verkauft, geht Wedin davon aus, dass der Prozess darüber hinausgeht. „Wir haben es so konzipiert, dass wir einen negativen Netto-Kohlenstoff-Fußabdruck haben, weil wir Energie in das Netz exportieren und fossile Brennstoffe verdrängen.“

Verkürzung der Lieferketten

Was den Verbleib des Lithiums anbelangt, so war es laut Wedin immer die Idee des Unternehmens, entweder an in Europa ansässige Unternehmen oder an Unternehmen mit einem besonderen Schwerpunkt in der Region zu verkaufen. „Wir gehen davon aus, dass die Märkte in Zukunft viel stärker lokal sein werden“, sagt er und weist darauf hin, dass geografisch lange Lieferketten in einer nachhaltigen Welt eine fragwürdige Bedeutung haben.

Stellantis wird der größte Abnehmer des Projekts sein und ist derzeit auch der zweitgrößte Aktionär des Unternehmens. Das Eigenkapital in Höhe von 50 Millionen Euro, das gerade in Vulcan Energy Ressources investiert wurde, wird für die Erschließung der Bohrstellen des Projekts verwendet.

Nächste Schritte

Was die nächsten Schritte für Vulcan angeht, so sagte Wedin, soll das Unternehmen „so schnell wie möglich vorankommen“. Derzeit arbeitet es an seiner endgültigen Machbarkeitsstudie, auch bekannt als bankfähige Machbarkeitsstudie. Das ist für das Projekt besonders wichtig, da es sich laut Prognosen im niedrigsten Kostenquartil befinden wird, aber, so Wedin, „um diesen Punkt zu erreichen, benötigen wir eine große Menge an Kapital“.

„Es geht um hohe CAPEX und niedrige OPEX“

Das rege Interesse an Abnahmen hat die Finanzierungsaussichten des Unternehmens definitiv verbessert, und Wedin sagt, dass Vulcan nun versucht, seine Produktion zu steigern. In der Vormachbarkeitsstudie wurde eine Lithiumhydroxid-Produktion von 40.000 Tonnen prognostiziert, aber in der Machbarkeitsstudie wurde diese Zahl erhöht – allerdings wollte er nicht genau sagen, wie weit.

Das Unternehmen baut zudem seine strategischen Allianzen in der gesamten Lieferkette weiter aus, „denn dies ist ein großes, komplexes Infrastrukturprojekt. Stellantis ist eine dieser Allianzen, wir sprechen auch mit anderen“, fügt Wedin hinzu und sagt, dass Automobilhersteller, Chemieunternehmen und Energieunternehmen mit von der Partie sind.

Die Demonstrationsanlage von Vulcan wird voraussichtlich gegen Ende des Jahres in Betrieb gehen. Die Lithiumextraktionskomponente ist für das vierte Quartal vorgesehen, während die Lithiumelektrolyseanlagen bis zum ersten Quartal 2023 in Betrieb genommen werden sollen. Das Unternehmen beschäftigt heute 130 Mitarbeiter, von denen viele durch strategische Übernahmen von Geothermie- und anderen Lithiumunternehmen hinzugekommen sind. Wedin schätzt, dass 95 Prozent davon in Deutschland beschäftigt sind.

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