Rohstoffquelle: Neuartige Membran gewinnt Lithium aus Fracking-Abwässern

Wie es der Name bereits vermuten lässt, werden für die Produktion von Lithium-Ionen-Akkus große Mengen an Lithium benötigt. Je mehr Elektroautos und Energiespeicher also gebaut werden, desto größer wird auch die Nachfrage nach dem Rohstoff. Bisher wird dieser zumeist in Salzseen in Südamerika abgebaut. Einige der Länder in der Region setzen daher sogar auf einen Lithium-Boom, um der Armut zu entkommen. Theoretisch gibt es aber auch noch andere Quellen. So wird aktuell die Möglichkeit getestet, in Deutschland aus dem Wasser von Geothermie-Kraftwerken den wertvollen Rohstoff zu extrahieren. Auch Grubenwasser aus alten Bergwerken kann genutzt werden, um daraus Lithium zu gewinnen. In den Vereinigten Staaten haben Forscher nun noch eine weitere Quelle nutzbar gemacht: Sie entwickelten eine spezielle Membran mit der sich der Rohstoff aus Fracking-Abwässern gewinnen lässt.

Das Lithium muss von den anderen Materialien getrennt werden

Das Potenzial dieses Ansatzes ist durchaus groß. So haben die Forscher die Frackinganlagen in der Eagle Ford Schieferformation im US-Bundesstaat Texas genauer untersucht. Dort enthält das innerhalb einer Woche anfallende Abwasser genug Lithium, um damit 300 Batterien für Elektroautos zu bauen. Alternativ würde die Menge auch für 1,7 Millionen Smartphone-Akkus reichen. Die Schwierigkeit besteht nun allerdings darin, das Lithium-Ion von anderen im Abwasser enthaltenen Materialien zu trennen. Besonders kompliziert ist dies im Fall der Natrium-Ionen. Denn Lithium- und Natirum-Ionen weisen die gleiche Ionenladung auf. Herkömmliche Verfahren sind daher nicht geeignet, um hier eine saubere Trennung durchzuführen. Die Forscher haben deshalb eine Membran entwickelt, die die Natrium-Ionen aufhält und die Lithium-Ionen unbehelligt passieren lässt. Erste Tests verliefen extrem erfolgreich.

Kronenether sorgen für den gewünschten Effekt

Die Konstruktion der Membran ist allerdings vergleichsweise aufwändig. Die Forscher konstruierten zunächst ein Polymergerüst, in das Polyethylen-Seitenketten integriert wurden. Der eigentliche Trick besteht aber darin, dass in diese Struktur dann spezielle Kronenether eingebaut wurden. Die Ether gehen hier Komplexbindungen mit den Natrium-Ionen ein und verhindern so, dass diese die Membran passieren können. Bei Lithium-Ionen findet hingegen keine Verbindung statt, so dass der Rohstoff ungehindert passieren kann. Die Membran erfüllt somit ihre gewünschte Funktion. Bei den bereits durchgeführten Tests lag die Durchlässigkeit für Lithium 2,3 mal höher als bei Natrium – was einen extrem guten Wert darstellt. Noch muss allerdings untersucht werden, ob der Ansatz auch bei vielen verschiedenen Salzen funktioniert. Die Forscher sind in diesem Punkt aber durchaus optimistisch und glauben einen Weg gefunden zu haben, die Rohstoffknappheit in Sachen Lithium zumindest zu lindern.

Via: University of Texas at Austin