Lithium, cesium, of zelfs goud - naast energie kunnen geothermische wateren minerale schatten bevatten. In het BrineMine-onderzoeksproject, onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) willen dit potentieel benutten en duurzame mijnbouw in Chili ondersteunen. Samen met hun partners, ze ontwikkelen strategieën en methoden om delfstoffen direct in geothermische centrales te winnen. Hier, niet alleen energie en mineralen worden gewonnen, maar ook drinkwater. Belangrijke processtappen zijn al met succes getest in een demonstratiefabriek.

Delfstoffen uit Chili zijn van groot belang voor Duitsland. Volgens statistieken van de Wereldbank jaarlijks worden duizenden tonnen waardevolle mineralen geïmporteerd uit het Zuid-Amerikaanse land, inclusief grondstoffen voor lithium-ionbatterijen. Maar de winning ervan veroorzaakt ecologische en sociale problemen:"Het gebruik van de beperkte zoetwatervoorraden in het noorden van Chili voor mijnbouw voedt regelmatig conflicten met de lokale bevolking, " zegt professor Thomas Kohl van KIT's Institute of Applied Geosciences (AGW). "Noord-Chili is een van de droogste regio's op aarde, maar heeft uitgebreide geothermische bronnen. Met een nieuw type plant, het is niet alleen mogelijk om op een klimaatvriendelijke manier elektriciteit op te wekken, maar ook om tegelijkertijd drinkwater en zelfs minerale hulpbronnen te winnen." Het AGW-team van BrineMine, een Duits-Chileens onderzoeksproject, ontwikkelt de nodige strategieën en technologieën.

AGW heeft een lange geschiedenis van samenwerking op het gebied van geothermieonderzoek in Chili. De belangrijkste partner is het Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes (CEGA). "BrineMine laat zien hoe goed de samenwerking tussen Chileense en Duitse instellingen werkt, " zegt professor Diego Morata, directeur van CEGA. "Duurzame ontwikkeling, bereikt door de combinatie van geothermische en groene mijnbouw, kan zowel Europa als de Andesregio ten goede komen."

Eerste demonstratiefabriek aan de Bovenrijn Graben

Een deel van het transdisciplinaire onderzoeksinitiatief is gewijd aan het geochemische en geothermische potentieel van thermische bronnen in Chili om geschikte locaties te identificeren. Er wordt een data-enquête uitgevoerd om het grondstoffenpotentieel te bepalen met een focus op de thermische velden van de Atacama-woestijn. In aanvulling, het Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) neemt deel aan het BrineMine-project door de planttechnologie te ontwikkelen voor later industrieel gebruik. Het is gebaseerd op een nieuwe procesketen:ten eerste, warmte uit de geothermische pekel wordt gebruikt voor energieterugwinning. De afgekoelde vloeistof, die een relatief lage concentratie heeft, wordt vervolgens voorgeconcentreerd door omgekeerde osmose; tegelijkertijd, drinkwater wordt gewonnen. Het pekelconcentraat wordt vervolgens verder geconcentreerd door membraandestillatie totdat het verzadigd is. "De thermische energie die nodig is voor het hele proces kan direct worden gedekt uit de overtollige warmte van het proces van de energiecentrale, " legt projectmanager Dr. Joachim Koschikowski van ISE uit. "We hebben al een demonstratie-installatie opgezet in een geothermische centrale in de Bovenrijn Graben en hebben met succes belangrijke componenten geïntegreerd in de lopende activiteiten van de energiecentrale."

Optimalisatie van processen voor grondstofwinning

De meeste processtappen zijn gebaseerd op beproefde methoden, maar ze zijn nooit op deze manier gecombineerd. Gedetailleerd onderzoek is vereist, omdat, bijvoorbeeld, zowel concentratie als afkoeling verhogen het risico op silicaatafzettingen. "Conventionele strategieën voor het verwijderen van silicaat zouden de winning van de hulpbronnen aanzienlijk schaden. Zonder waterbehandeling zou de technische installatiecomponenten zouden worden beschadigd, ", legt Valentin Goldberg van KIT's AGW uit. De onderzoekers vonden een haalbare oplossing door de pH-waarde van de pekel te veranderen en tweewaardige kationen (bijvoorbeeld calcium of magnesium) toe te voegen. "Onze silicaatverwijderingsmethode is snel en effectief. Het belangrijkste is, het heeft geen negatieve invloed op de grondstofwinning, " zegt Goldberg. De onderzoekers beschrijven deze nieuwe aanpak in de Geothermie logboek.

Voordat de eerste fabrieken in Chili kunnen worden geplaatst, verdere details over het proces moeten worden verduidelijkt. In aanvulling, Ook worden specifieke modellen voor economische bedrijfsvoering ontwikkeld.