Litium, cesium, eller till och med guld – förutom energi kan geotermiska vatten innehålla mineralskatter. I forskningsprojektet BrineMine, forskare från Karlsruhe Institute of Technology (KIT) vill utnyttja denna potential och stödja hållbar gruvdrift i Chile. Tillsammans med sina partners, de utvecklar strategier och metoder för att utvinna mineraltillgångar direkt i geotermiska kraftverk. Här, inte bara energi och mineraler ska utvinnas, men även dricksvatten. Viktiga processsteg har redan testats framgångsrikt i en demonstrationsanläggning.

Mineraltillgångar från Chile är av stor betydelse för Tyskland. Enligt statistik från Världsbanken, tusentals ton värdefulla mineraler importeras från det sydamerikanska landet varje år, inklusive råvaror för litiumjonbatterier. Men deras utvinning orsakar ekologiska och sociala problem:"Användningen av de begränsade sötvattenresurserna i norra Chile för gruvdrift väcker regelbundet konflikter med lokalbefolkningen, " säger professor Thomas Kohl från KIT:s Institute of Applied Geosciences (AGW). "Norra Chile är en av de torraste regionerna på jorden, men har omfattande geotermiska resurser. Med en ny typ av växt, det är inte bara möjligt att generera el på ett klimatvänligt sätt, men också för att utvinna dricksvatten och till och med mineraltillgångar på samma gång." AGW-teamet från BrineMine, ett tysk-chilenskt forskningsprojekt, utvecklar nödvändiga strategier och teknologier.

AGW har en lång historia av samarbete inom geotermisk forskning i Chile. Dess huvudpartner är Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes (CEGA). "BrineMine visar hur väl samarbetet mellan chilenska och tyska institutioner fungerar, " säger professor Diego Morata, direktör för CEGA. "Hållbar utveckling, uppnås genom kombinationen av geotermisk och grön gruvdrift, kan gynna både Europa och Andinska regionen."

Första demonstrationsanläggningen på övre Rhen Graben

En del av det tvärvetenskapliga forskningsinitiativet är dedikerat till den geokemiska och geotermiska potentialen hos termiska brunnar i Chile för att identifiera lämpliga platser. En dataundersökning genomförs för att fastställa råvarupotentialen med fokus på de termiska fälten i Atacamaöknen. Dessutom, Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) deltar i BrineMine-projektet genom att utveckla anläggningstekniken för senare industriell användning. Den är baserad på en ny processkedja:För det första, värme från den geotermiska saltlösningen används för energiåtervinning. Den kylda vätskan, som har en relativt låg koncentration, förkoncentreras sedan genom omvänd osmos; på samma gång, dricksvatten erhålls. Saltlösningskoncentratet koncentreras sedan ytterligare genom membrandestillation tills det är mättat. "Den termiska energin som krävs för hela processen kan täckas direkt från överskottsvärmen från kraftverksprocessen, " förklarar projektledaren Dr. Joachim Koschikowski från ISE. "Vi har redan satt upp en demonstrationsanläggning i ett geotermiskt kraftverk i Upper Rhen Graben och framgångsrikt integrerat nyckelkomponenter i pågående kraftverksdrift."

Optimering av processer för råvarubrytning

De flesta av processtegen är baserade på beprövade metoder, men de har aldrig kombinerats på detta sätt. Det krävs detaljerad forskning, eftersom, till exempel, både koncentration och kylning ökar risken för silikatavlagringar. "Konventionella strategier för avlägsnande av silikat skulle i hög grad försämra utvinningen av resurserna. Utan vattenrening, de tekniska anläggningskomponenterna skulle skadas, " förklarar Valentin Goldberg från KIT:s AGW. Forskarna hittade en hållbar lösning genom att ändra pH-värdet i saltlösningen och tillsätta tvåvärda katjoner (t.ex. kalcium eller magnesium). "Vår metod för att avlägsna silikat är snabb och effektiv. Viktigast, det har ingen negativ inverkan på råvaruutvinning, " säger Goldberg. Forskarna beskriver detta nya tillvägagångssätt i Geotermik tidning.

Innan de första anläggningarna kan installeras i Chile, ytterligare detaljer om processen måste förtydligas. Dessutom, specifika modeller för ekonomisk drift utvecklas också.