Wertvoller Rohstoff: Fischroboter sollen den USA künftig Lithium aus dem Meer holen

Forscher:innen der Texas A&M University entwickeln fischähnliche Nanoroboter, die Lithium direkt aus Meerwasser gewinnen sollen. Das Projekt unter der Leitung von Shiren Wang vom Department of Industrial and Systems Engineering und Jingjing Qiu vom Department of Mechanical Engineering erhält eine Million US-Dollar vom US-Energieministerium. Ziel ist eine robustere heimische Lithiumversorgung der USA, die ohne klassischen Bergbau oder unterirdische Solegewinnung auskommt.

Ozean — Symbolbild
Foto: The Atlantic Ocean, Milan Boers, Flickr, CC BY-SA 2.0

Autonome Schwimmer statt Bohrlöcher

Die Mikro- und Nanoroboter bewegen sich eigenständig durch das Meerwasser und spüren Lithiumionen gezielt auf, statt wie herkömmliche Verfahren nur an festen Standorten zu extrahieren. Aktiviert werden sie durch äußere Reize wie Licht. Sobald sie ihre Aufgabe erfüllt haben, lassen sie sich mit Magnetfeldern wieder einsammeln und erneut einsetzen. Qiu betont, dass die Technik im Gegensatz zum Landabbau oder Sole-Pumpen kaum Infrastruktur benötigt und deutlich weniger Energie verbraucht. Die Bewegung nach dem Vorbild schwimmender Fische soll dabei helfen, mehr Wasservolumen aktiv zu durchsuchen, statt passiv auf vorbeiströmende Ionen zu warten.

Wachsender Bedarf treibt die Suche an

Lithium-Ionen-Batterien bleiben wegen ihrer hohen Energiedichte und langen Lebensdauer erste Wahl für Elektrofahrzeuge. Die weltweite Nachfrage soll bis 2030 auf das Dreifache und bis 2035 auf das 4,2-fache des Niveaus von 2024 steigen. Elektrofahrzeuge und Batteriespeicher machen bereits rund 61 Prozent des gesamten Lithiumverbrauchs aus, mit weiter steigender Tendenz. Klassische Abbaumethoden kommen mit diesem Tempo kaum noch mit, weshalb das Team Meerwasser als stabile Alternativquelle ins Visier nimmt. Anders als Landvorkommen ist Meerwasser praktisch überall verfügbar und nicht an wenige geopolitisch konzentrierte Fördergebiete gebunden.

Herausforderungen bis zur Serienreife

Ganz gelöst ist das Problem noch nicht: Die größte Hürde besteht darin, Lithium selektiv von den zahlreichen anderen im Meerwasser gelösten Mineralien zu trennen. Zusätzlich müssen die Roboter beweisen, dass sie den rauen Bedingungen im Meer standhalten und dauerhaft sowie kostengünstig arbeiten können. Als Nächstes will das Team die Leistung der Roboter verbessern, die Effizienz der Lithiumgewinnung testen und Methoden für größere Demonstrationsanlagen entwickeln. Auch die Umweltauswirkungen eines späteren Einsatzes im großen Maßstab sollen dabei von Anfang an mitgeprüft werden.

Teil eines größeren Programms

Das Vorhaben gehört zu 19 vom Energieministerium geförderten Projekten, die kritische Rohstoffketten in den USA absichern sollen. Die Arbeit vereint Fachwissen aus Nanorobotik, biomimetischer Bewegung, intelligenten Materialien, Meerestechnik und Lithiumcharakterisierung. Gelingt der Sprung in den industriellen Maßstab, könnte Meerwasser künftig eine verlässliche Ergänzung zu den bisherigen Lithiumquellen werden.

via Texas A&M University