MIT entwickelt Verfahren zur Lithiumgewinnung aus Hartgestein bei Raumtemperatur

Er stellte dabei fest, dass dieser Effekt durch das „Aufessen" der Materialoberfläche entsteht. Jahrzehnte später liefert dieser alltägliche Experimentieransatz den fehlenden Schlüssel, um das chinesische Monopol auf die globale Lieferkette für Elektrofahrzeuge zu durchbrechen.

In der Fachzeitschrift „Science" stellten Chiang und sein Forscherteam ein neues Verfahren vor, das Lithium aus Hartgestein bei Raumtemperatur extrahieren kann. Der vorgestellte Prozess halbiert die konventionellen Kosten und eliminiert nahezu vollständig die Abbauschadstoffe.

Am wichtigsten ist, dass er die geopolitische Lage kritischer Rohstoffe grundlegend neu gestaltet. Die USA, Europa und Australien verfügen über riesige Vorkommen an Lithium, das in einem Gesteinsmineral namens Spodumen eingeschlossen ist.

Technik und Auswirkungen

Dennoch rafft China den überwiegenden Teil davon auf. „Bis 2040 müssen wir die globale Lithiumproduktion vervierfachen, was Hunderten neuer Lithiumförderanlagen entspricht", sagte Camden Hunt, ehemaliger Projektmanager im MIT-Zentrum für Elektrifizierung und Dekarbonisierung der Industrie.

Hartgestein ist zwar überall vorhanden, doch sein Aufbrechen stellt bisher ein technisches Albtraum dar. Die konventionelle Verfeinerung folgt dem Prinzip der Brute-Force: Die Gesteine müssen in riesigen Öfen bei Temperaturen über 1.000 Grad Celsius geröstet und anschließend einer intensiven Säurebehandlung unterzogen werden.

Dieser Vorgang ist energieintensiv, extrem kostspielig und hinterlässt riesige Mengen an toxischem Schlackematerial. Da westliche Länder über die notwendige Infrastruktur oder die ökologische Kapazität verfügen, um diesen Fußabdruck zu tragen, versenden sie das Rohgestein direkt nach China zur Verarbeitung.

Technik und Auswirkungen

Der neue MIT-Prozess ndert dies, indem er eine Idee aus dem Hardware-Laden mit der tzcreme bernimmt. Spodumen-Gestein besteht im Wesentlichen aus drei Komponenten: Lithium, Aluminium und Kieselsäure. Silica-Bindungen sind robust; daher versuchen konventionelle Bergbauprozesse zunächst, alles andere aufzulösen.

Das Team üssiges Reagenz aus Wasser und Ammoniumfluorid – dem aktiven Chemikalienbestandteil ätzen –, um genau das Gegenteil zu tun: Sie lösten zuerst die Silica auf. Die Ergebnisse waren sofort sichtbar. Das Gestein löste sich bei Raumtemperatur glatt auf; keine extremen Temperaturen waren erforderlich.

Team, was sie „vom Nasen- bis zum Schwanz-Bergbau" nennen. Das gesamte Gestein wurde durch eine präzise Trennung der gelösten Elemente in hochwertige Rohstoffe verwandelt.

Technik, Energie und Einsatz

Das Verfahren liefert Lithiumsalze batteriequalität für Kathoden, Alumina schmelzwerkqualität für die Aluminiumproduktion sowie hochreaktives Silica, das sich ideal für grünen Zement eignet. Es handelt sich um einen geschlossenen Kreislaufprozess. Selbst das chemische Lösungsmittel wird vollständig recycelt.

Während der Reaktion wird Ammoniakgas freigesetzt. Dieses Gas wurde eingefangen und wieder in den Kreislauf eingespeist, wodurch das Ausgangsmaterial Ammoniumfluorid regeneriert wird. Das System läuft in einem wörtlichen Kreis. Die Abfallmengen nähern sich dem Wert Null.

Um die Machbarkeit zu demonstrieren, haben die Forscher das chemische Bad an 17 verschiedenen Spodumenquellen aus der ganzen Welt getestet. Es funktionierte jedes Mal. Die Wirtschaftlichkeit ist ebenso disruptiv: Die Kosten für den Abbau Niveau, das direkt mit der Salzlagerstättenförderung in Südamerika konkurrieren kann.

Die kommerzielle Einführung ist bereits

Die kommerzielle Einführung ist bereits im Gange.

Das Team hat die Technologie in ein Startup namens Rock Zero verpackt, das sie derzeit im harten Technologie-Inkubator The Engine in Boston skaliert. „Unsere zentrale These lautet: Wenn man einen einfacheren Weg findet, um das Gestein zu knacken, Lithium zu gewinnen und batteriegeeignete Lithiumsalze herzustellen, kann man den Lithiummarkt verändern." Dies steht im Einklang mit dem jüngsten Push zur Inlandsproduktion kritischer Mineralien in den USA, fügte Hunt hinzu.

Um die kommerzielle Machbarkeit des Systems zu bewerten, forderte Chiang das Team heraus, globale Skalierungsdaten, Reagenzienkosten und Energieanforderungen zu analysieren.

Ihre Berechnungen bestätigten, dass die globalen Spodumen-Vorräte ausreichen, um die Produktion von 100 Terawattstunden Batterien zu unterstützen, und dass das Volumen der daraus resultierenden Nebenprodukte exakt mit den bestehenden globalen Rohstoffmärkten übereinstimmt.