Das Rotliegend als Lithiumressource im Norddeutschen Becken – von der EXploration zur EXtraktion | RoLiXX
Obwohl hohe Konzentrationen des kritischen Rohstoffs Lithium (Li) in Tiefenwässern aus den Rotliegendsandsteinen im Norddeutschen Becken (NDB) nachgewiesen wurden (100-600 mg/L) sind Fragen zur Herkunft und Genese dieser Anreicherung sowie auch zur Gewinnung dieser Ressource offen. Im Rahmen des Projektes RoLiXX und des Teilprojektes des GFZ soll zum einen (1) erforscht werden, was die genaue Quelle des Li ist und unter welchen Bedingungen es zu diesen Li Anreicherungen gekommen ist, damit Prognosen zu günstigen Standorten einer Lithiumgewinnung getroffen werden können. Dazu werden eine Reihe geochemischer Methoden (u.a. Isotopengeochemie) an unterschiedlichen Gesteinen und Fluiden, die vom gesamten NDB gesammelt werden, angewendet um die geologischen Prozesse letztlich großräumig zu erfassen und so ein konzeptionelles Modell zur Li Lagerstättengenese in sedimentären Brines zu entwickeln.
Zum anderen (2) sollen Methoden entwickelt werde, die eine Extraktion des Li aus dem komplex zusammengesetzten und hochsalinaren Fluid ermöglichen, ohne dass es zu massiven und toxischen Ausfällungen kommen wird („feststofffreie Produktion“). Diese stellen eine der größten Herausforderungen für die Gewinnung des Li aus den Solen dar. Im Teilprojekt werden unterschiedliche Strategien zur Verhinderung sowohl von elektrochemisch induziertem Scaling als auch zur Ausfällung von schwerlöslichen Salzen erst im Labormassstab getestet und die erfolgreichsten später im Feld angewandt. Diese Hochskalierung (3) erfolgt bis auf die Skala einer Miniplant, also in Durchflussexperimenten mit realem Tiefenwasser. Die Arbeiten im Teilprojekt sind in allen drei Bereichen angesiedelt und bilden somit eine Brücke zwischen den Arbeiten der Verbundpartner.
Die Ergebnisse können hinsichtlich einer Li Exploration sowie der wirtschaftlichen Li Extraktion inklusive der ökologischen Bewertung verwertet werden. Zusätzlich kann damit auch die Co-Nutzung von Wärme aus Thermalwässern des Rotliegend (Tiefengeothermie) weiterentwickelt werden, was neben der Rohstoffsouveränität auch zum Erreichen der Klimaneutralität Deutschlands und Europas beiträgt.
Lithium (Li) ist ein strategischer Rohstoff für die Energiewende und wird insbesondere für Lithium-Ionen-Batterien benötigt. Aufgrund des stark steigenden Bedarfs stuft die Europäische Union Lithium als kritischen Rohstoff ein und erwartet bis 2030 eine Verzwölffachung des Bedarfs. Europa ist derzeit jedoch weitgehend auf Importe angewiesen. Im Norddeutschen Becken (NDB) befinden sich in den Rotliegend-Sandsteinen außergewöhnlich lithiumreiche Tiefenwässer, die als eine der größten potenziellen Lithiumressourcen Europas gelten, bislang aber aufgrund großer Tiefen, geologischer Unsicherheiten und technischer Herausforderungen bei der Lithiumextraktion kaum genutzt werden.
Das Verbundprojekt RoLiXX verfolgt daher drei Ziele: (1) die Identifizierung der geologischen Quellen und Mobilisierungsmechanismen von Lithium, (2) die Vorhersage lithiumreicher Bereiche im NDB anhand lagerstättengenetischer und stratigraphischer Modelle sowie (3) die Entwicklung effizienter und umweltverträglicher Extraktionsverfahren, die ohne problematische Ausfällungen radioaktiver oder toxischer Stoffe auskommen.
Das Teilvorhaben des GFZ untersucht die Herkunft, Bindungsformen und Mobilisierung von Lithium in den Gesteinen des Rotliegend sowie angrenzender Schichten. Hierzu werden Bohrkerne geochemisch und Thermalwässer isotopengeochemisch analysiert, um die Freisetzung von Lithium in die Tiefenwässer besser zu verstehen.
Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung einer feststofffreien Lithiumgewinnung aus den Thermalwässern. Dazu werden korrosionsbeständige Materialien sowie Additive zur Vermeidung von Korrosion und Baryt-Ausfällungen getestet und ihre gegenseitige Verträglichkeit untersucht. Abschließend werden die Ergebnisse in einer Miniplant unter praxisnahen Bedingungen überprüft und durch fluidgeochemisches Monitoring bewertet.
Die gewonnenen Daten ermöglichen die Vorhersage lithiumreicher Reservoirbereiche und unterstützen die Entwicklung geeigneter Förder- und Extraktionsstrategien. Damit leistet das Vorhaben einen wichtigen Beitrag zur Erschließung einer strategischen Lithiumressource und zur Stärkung europäischer Wertschöpfungsketten für Energietechnologien.
- Neptune Energy Innovations, Hannover (Koordination)
- Technische Universät Berlin
- Institut für ökologische Wirtschaftsforschung IÖW, Berlin
- Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien (IEG), Bochum
Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR), Berlin
Januar 2026 - Dezember 2028