Lösung für Lithiummangel? Günstige Membran filtert Lithium aus dem Ozean

Der Lithiumbedarf für die Akkuherstellung steigt so steil an, dass sich ein eklatanter Rohstoffmangel abzeichnet. Brauchten wir im Jahr 2023 noch 165 Kilotonnen, werden es laut Berechnungen der Internationalen Energieagentur 2040 schon 1326 Kilotonnen sein. Derzeit gewinnen wir unser Lithium im Bergbau oder aus Salzseen, und das in nur wenigen Staaten mit reichem Vorkommen. Daraus resultieren neben Umweltschäden auch Abhängigkeiten und Lieferkettenprobleme. Im Ozean jedoch gibt es mehr als genug Lithium für alle – und jetzt ist eine Möglichkeit in Sicht, es herauszufiltern.

»Eine potenzielle, kostengünstige und reichhaltige Alternative«

Das mithilfe herkömmlicher Verfahren gewonnene Lithium muss zuerst von den anderen Elementen wie Magnesium und Natrium getrennt werden. Das ist aufwändig und mit entsprechenden Kosten verbunden. Tatsächlich könnte die Gewinnung aus dem Meerwasser sogar deutlich günstiger werden, nämlich mit einer neu entwickelten Membran, deren Herstellung nur geringe Kosten aufwirft. Die Erfindung stammt von Forschern des Argonne National Laboratory des US-Energieministeriums (DOE) und der University of Chicago. Der am Projekt beteiligte Wissenschaftler Seth Darling äußert sich wie folgt: »Die neue Membran, die wir entwickelt haben, bietet eine potenzielle, kostengünstige und reichhaltige Alternative für die Lithiumgewinnung hier bei uns.«

Natürlicher vorkommender Ton als Grundbaustein der Membran

Die neue Membran besteht aus Vermiculit, das ist ein natürlich vorkommender Ton, den die Forscher in hauchdünne Schichten zerlegt haben, um aus ihm einen Filter zu erzeugen. Vermiculit kostet ungefähr 350 Dollar je Tonne: ein echtes Schnäppchen. Allerdings würden die reinen Tonschichten im Wasser schnell zerfallen, darum integrierten die Forscher winzige Aluminiumoxid-Säulen – die neutralisieren nebenbei auch die negative Ladung der Oberfläche. Zusätzlich eingebrachte Natriumkationen kehren die Ladung wieder in Richtung Positiv. Sie sorgen dafür, dass sich die stark positiv geladenen Magnesium-Ionen im Wasser von den nur leicht positiven Lithiumionen trennen. Hinzu kommt eine Filterung nach Größe, denn die deutlich größeren Lithiumionen können die kleinen Poren der Membran nicht passieren.

Tatsächlich funktioniert die Membran auch zur Filterung weiterer wichtiger und teurer Rohstoffe wie Kobalt, Seltene Erden und Nickel. Und auch die Trinkwasserreinigung könnte damit deutliche Fortschritte machen. Wir warten gespannt.