Ohne Lithium – den essenziellen Rohstoff für Elektroautobatterien – ist keine nachhaltige Zukunft denkbar. Weshalb das Leichtmetall nun auch in Europa, im Nordosten Portugals, abgebaut werden soll. Doch der Abbau schadet Umwelt und Klima. Ist die Gewinnung durch Geothermie die Lösung?
Horst Kreuter sucht. Im Moment nach einem blauen Schlauch. Und ganz allgemein nach dem großen Wurf in Deutschlands Energiekrise. Der 66-Jährige steht neben einem riesigen roten Rohr, durch das 60 Grad heißes Wasser aus dem Inneren der Erde fließt. «Irgendwo muss doch dieser blaue Schlauch sein», sagt er und lässt den Blick durch Fabrikhalle schweifen. Es ist einer der wenigen Momente, in denen Kreuter ratlos wirkt.
«Ach, hier drüben. Ist jetzt schwarz verkleidet. Hier passiert momentan so viel, da komme ich kaum hinterher», sagt er. Einen Kreuter ohne Antworten scheint es nicht zu geben.
Von diesem Schlauch fließt Thermalwasser in eine Pilotanlage ein paar Meter weiter. Geschützt hinter zwei Meter hohen Glaswänden, durchläuft das Wasser Rohre, Messgeräte und Ventile. Und einen knapp 1,2 Meter hohen Metallzylinder. Darin befindet sich ein poröser, weißer Stoff: der Adsorbent Aluminiumhydroxid. Hier passiert in kleinem Maßstab das, wovon sich Kreuter ein riesiges Geschäft verspricht. Basierend auf der weltweiten Jagd nach Lithium.
Lithium boomt
Das Leichtmetall ist inzwischen ein Synonym für den unstillbaren Energiehunger einer Welt, die im Kampf gegen die Klimakrise nach Alternativen zu fossilen Energieträgern sucht. War die Verwendung von Lithium bislang primär in der Glas- und Keramikindustrie wichtig, sind es nun Handys, Tablets und vor allem die Akkus von Elektroautos, die auf den Stoff angewiesen sind.
Die EU-Kommission schätzt, dass der eigene Lithium-Bedarf bis 2050 um das 60-Fache steigen wird. Laut der Online-Wirtschaftsplattform Trading Economics stieg der Lithiumpreis innerhalb des letzten Jahres um 142 Prozent. Momentan importiert die EU den Großteil des Rohstoffs. Aus Australien, Südamerika und China. Das soll sich schnellstmöglich ändern, um Abhängigkeit, Kosten und Treibhausemission zu reduzieren.
Horst Kreuter ist überzeugt, mit seiner Firma Vulcan Energy Resources in allen drei Punkten helfen zu können. Dabei gewinnt er nicht nur Lithium, sondern außerdem Strom und Wärme. Win-Win-Win sozusagen.
Das Zauberwort: Tiefengeothermie.
Schon bald will Kreuter in sechs Geothermiekraftwerken Tausende Tonnen Lithiumhydroxid produzieren. «Ganz nebenbei ohne Schäden für die Umwelt und noch dazu klimaneutral», sagt er und führt weiter durch die Fabrikhalle im pfälzischen Insheim bei Karlsruhe. Anschauen erlaubt, fotografieren verboten. Betriebsgeheimnis. Nur so viel: Die Zylinder mit den Adsorbenten, die das Lithium aus der Sole filtern, sollen später in der Pilotanlage acht Meter hoch und dreieinhalb Meter im Durchmesser sein.
Simples Prinzip
Während etwa in Finnland, Spanien und Nordportugal Bergbauprojekte zur Lithiumförderung aus Festgestein laufen (sollen), schaut man im Oberrheingraben in Deutschland zwischen den Felsen. Genauer gesagt: in das Thermalwasser unterirdischer Reservoirs. Die Sole in dem knapp 300 Kilometer langen und 40 Kilometer breiten Korridor zwischen Frankfurt und Basel ist wegen der geologischen Bedingungen besonders lithiumhaltig – und besonders warm.
Die Hitze aus dem Erdinneren wird in Deutschland bereits seit Anfang der 2000er für die Stromerzeugung genutzt. Das Prinzip von Geothermiekraftwerken ist simpel. In einem geschlossenen Kreislauf wird, etwa am Oberrhein, bis zu 180 Grad Celsius heißes Wasser aus mehreren Kilometern Tiefe an die Oberfläche gepumpt. Die enthaltene Energie lässt ein Arbeitsmittel, beispielsweise Ammoniak, verdampfen, das wiederum Turbinen und Generatoren antreibt, die Strom produzieren. Einige Anlagen nutzen die Wärme auch direkt für Heizzwecke, andere können gleichzeitig Strom produzieren und Wärme bereitstellen. Nach der Energiegewinnung läuft das Wasser wieder in den Untergrund und heizt sich von allein wieder auf. Aktuell gibt es in Deutschland 42 solcher Anlagen.
Kreuter empfängt Mitte Dezember in seinem Büro am östlichen Stadtrand von Karlsruhe, keine fünf Kilometer vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entfernt, wo er in den 90er-Jahren sein Geologiestudium abschloss. Vor dem Vulcan-Hauptquartier stehen Elektroautos in der klirrenden Kälte, drinnen werden Kekse, Tee und Kaffee gereicht. Im Labor nebenan forscht ein Team aus jungen Wissenschaftler:innen daran, wie sich die hauseigenen Methoden und Prozesse weiter optimieren lassen.
«Der Oberrheingraben ist der am besten untersuchte Graben weltweit. Wir haben hier ideale Bedingungen, um durch Tiefengeothermie nicht nur Wärme und Strom, sondern auch Lithium zu fördern», sagt Kreuter. Und das quasi klimaneutral und mit minimalem Einfluss auf die Umwelt, verspricht der gebürtige Offenbacher. Vor gut einem Jahr kaufte Vulcan dafür das Geothermiekraftwerk in Insheim und optimiert dort derzeit sein Lithium-Extraktionsverfahren in zwei Pilotanlagen. Das konzentrierte Lithiumwasser aus der soll später in Tanks nach Frankfurt-Höchst gefahren und in einer Anlage, – die es derzeit noch nicht gibt, – zu Lithiumhydroxid verarbeitet werden.
Widerstand regt sich
Doch ähnlich wie beim Lithium-Projekt im portugiesischen Covas do Barroso, regt sich auch im Oberrheingraben Widerstand. Gut ein Dutzend Bürgerinitiativen und Interessengemeinschaften haben sich gegründet, um die oft kilometertiefen Bohrungen zu stoppen. Grund dafür sind vor allem mehrere Erdbeben, die durch zurück in die Erde gepumptes Thermalwasser entstanden. Rund um den Jahreswechsel 2006/2007 bebte in Basel zweimal die Erde. 2007 erlebten auch die Bewohnerinnen von Landau zwei Beben. Die bislang stärksten Erschütterungen wurden 2021 mit einer Magnitude von 4.0 in Straßburg registriert.
Thomas Hans sitzt am Küchentisch seines Schwedenhauses am nördlichen Stadtrand von Karlsruhe. Die Hände auf dem nussbraunen Holz verschränkt, erzählt der Klavierlehrer seine Sicht der Dinge. Anfangs täuscht sein ausgeruhter, freundlicher Blick über die Bestimmtheit seiner Position hinweg. Das Ziel des 63-Jährigen: nichts weniger als der dauerhafte Stopp aller Bohrungen in der Region. Dafür engagiert er sich seit zwei Jahren in der «Bürgerinitiative gegen Tiefengeothermie in Karlsruhe».
«Mir ist diese ganze Geothermie-Lithium-Geschichte äußerst suspekt. Die Erdbeben, die durch die Bohrungen ausgelöst werden. Die dadurch entstandenen Schäden an Gebäuden, die weder von den Betreiberfirmen noch der Landesregierung in voller Höhe übernommen werden. Die intransparente und bewusst verschleierte öffentliche Kommunikation von Firmen wie Vulcan oder der Deutschen Erdwärme. Wie soll man einem solchen Projekt positiv gegenüberstehen?»
Hans wurde eher zufällig auf das Thema aufmerksam, liest sich in seiner Freizeit immer tiefer in das Thema ein. Seither macht er online und auf Informationsveranstaltungen mobil, um den Energieunternehmen etwas entgegenzusetzen. Direkte Gespräche zwischen ihm und Vulcan-Chef Kreuter hat es nicht gegeben. «Ich glaube nicht, dass das etwas bringt», sagt Hans. «Seine Firma lügt uns doch ohnehin die Taschen voll.»
Hans spielt auf Zahlen an, die Vulcan mit felsenfester Überzeugung immer wieder in der Öffentlichkeit (und vor seinen Aktionär:innen) präsentiert. Kreuter verspricht eine so effiziente, ertragreiche und verlässliche Lithium-Herstellung, dass selbst Branchenkollegen und Forschungsinstitute stutzen. So könnten Vulcans Produktionsbohrungen zwischen 100 und 120 Litern Thermalwasser pro Sekunde fördern und die Filteranlagen unter Realbedingungen 95 bis 96 Prozent des Lithiums aus der Sole extrahieren. Außerdem sei Kreuter sicher, aus den geothermischen Reservoiren des Oberrheingrabens ließe sich ein Viertel des europäischen Lithiumbedarfs decken.
André Stechern, Experte für Tiefengeothermie an der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), ist skeptisch: «Im Oberrheingraben wurden bislang keine Geothermieanlagen mit solch hohen Durchflussraten betrieben.» KIT-Forscher Valentin Goldberg schreibt in einer Veröffentlichung von Juli 2022 zudem, dass unter Realbedingungen Extraktionsraten zwischen 50 und 60 Prozent realistisch seien. Außerdem ließen sich mit den zurzeit aktiven Bohrungen nur fünf bis 19 Prozent der angestrebten deutschen Akkuproduktion mit den Ressourcen im Oberrheingraben decken. Im Idealfall. In puncto Importunabhängigkeit bedeutet dies auch, dass Europa 2030 laut Schätzungen des BGR noch immer 70 Prozent des eigenen Bedarfs importieren müsse, – selbst, wenn alle Projekte klappen und zeitgleich produzieren sollten.
Wie realistisch sind die Zahlen?
Vulcan hat bereits verbindliche Verträge mit den Autoherstellern von VW, der Renault Group und Stellantis, sowie mit dem Batteriehersteller LG und dem niederländischen Katodenproduzenten Umicore und will ab 2025 kommerziell produzieren, um so schnell wie möglich mindestens 40’000 Tonnen Lithiumhydroxid bereitzustellen. «Die Prognosen basieren auf den optimistischen Förder- und Produktionsraten von Vulcan. Soweit ich weiß, wurden bisher keine experimentellen Verfahren publiziert, die beispielsweise eine nahezu vollständige Extraktion dokumentieren», sagt Martin Sauter, Leiter des Leibniz-Instituts für Angewandte Geophysik in Hannover. Unabhängig davon sei die Extraktionsrate weniger relevant für die Ergiebigkeit eines Produktionsstandortes. «Wichtiger sind die Reservoirgröße und die Freisetzungsrate von Lithium aus dem Gestein», so Sauter weiter. Letztere müsse mit aufwendigen Feldexperimenten erst noch untersucht werden.
Kritik an seinen Zahlen schüttelt Kreuter ab. Entgegnet, wissenschaftliche Institute würden teils veraltete Methoden und Zahlen zugrunde legen. «Die Lithiumextraktion hat seine Heimat nicht in Europa, sondern in Südamerika, Nordamerika, Australien und China. Wir haben uns von dort die Expertise eingekauft und sind der Konkurrenz dadurch zwei Schritte voraus. Wir werden diese hohen Fließ- und Extraktionsraten erreichen.»
Zweifel gehören nicht ins Kreuter’sche Repertoire.
Als die amerikanische Shortseller-Plattform J Capital Research im Oktober 2021 die von Vulcan kolportierten Zahlen, Methoden und Prognosen öffentlich infrage stellte, ging das Unternehmen per Strafanzeige dagegen vor. Beide Parteien einigten sich außergerichtlich.
Das Investoreninteresse schmälerte das kaum. Das deutsch-australische Unternehmen ist sowohl in Sydney als auch Frankfurt an der Börse gelistet und konnte und eigenen Angaben zufolge bereits knapp 320 Millionen Euro einsammeln. Dass mit Gina Rinehart eine bekennende Leugnerin des menschgemachten Klimawandels zu den Großaktionären gehört, nimmt Kreuter zähneknirschend hin: «Ein Unternehmen kann sich seine Investor:innen nicht aussuchen.»
Auch Nachhaltigkeit wird untersucht
Vulcan ist nicht allein im Rennen um das Lithium des Oberrheingrabens. Auch der baden-württembergische Energieversorger EnBW ist dabei. Allerdings eher im konstanten Dauerlauf statt Vollsprint. «Wir sehen uns vor allem als Forschungsprojekt. Bis zur Marktreife der Technologie zur Lithiumgewinnung aus Geothermieanlagen wird es noch einige Jahre dauern», sagt Thomas Kölbel, Geologe und bei der EnBW für die Themen Geothermie und Lithiumgewinnung verantwortlich.
Gemeinsam mit Expertinnen des KIT forscht sein Team seit Dezember 2020 an der Geothermieanlage in Bruchsal. Die Anlage liegt unscheinbar zwischen einem Wohn- und einem Industriegebiet, knapp 20 Kilometer nordöstlich von Karlsruhe. Während neben dem Gelände Mitglieder der örtlichen Polizeidirektion dick eingepackt durch die Dezemberkälte joggen, entnimmt einer Forscherin Thermalwasserproben für den sogenannten Tracer Test. Im Januar 2022 wurde dafür ein Farbstoff ins Reservoir eingebracht. Wann und in wie viel davon wieder an der Oberfläche ankommt, gibt Aufschluss darüber, wie nachhaltig die Thermalwasserressource ist und damit auch, wie lange eine nachhaltige Lithiumgewinnung in Bruchsal möglich ist.
Kölbel ist für Minusgrade ziemlich luftig angezogen. «Ganz schön kalt», sagt er und wärmt sich die Hände an einem riesigen Rohr. Durch ein Bullauge kann er sehen, wie die Sole kochend heiß mit 126 °C aus dem Boden in Richtung Kraftwerk schießt. «Die Tests zeigen, dass man aus Geothermie durchaus Lithium gewinnen kann. Welche Mengen sich verlässlich auf industriellem Maßstab produzieren lassen, ist derzeit aber noch nicht absehbar. Es fehlen schlicht Erfahrungswerte», sagt Kölbel. Vergangenen Juni wurde mit der Sole erstmals Lithium produziert. Bescheidene 100 Gramm. Ein erster Test noch mit einer gemieteten Anlage aus Frankreich. Mittlerweile steht auch in Bruchsal ein Prototyp der eigenen Produktionsanlage.
Das Bruchsaler Kraftwerk läuft seit 2009. Noch nie habe es Klagen der Bevölkerung gegeben, so Kölbel. Messdaten zahlreicher Monitoringsysteme würden belegen, dass hier keinerlei Seismizität erzeugt wurde. Und selbst wenn, würde ein Frühwarn-Ampelsystem dafür sorgen, dass entweder der Wasserdruck beim Zurückpumpen der Sole verringert oder aber der Betrieb gestoppt würde, ehe es zu Schäden kommt.
KIT-Geophysiker Joachim Ritter zweifelt an der Wirkmacht dieser Ampelsysteme: «Bislang konnte mir kein Betreiber auch nur einen Fall nennen, in denen die Ampel funktioniert hat.» Außerdem komme es häufig erst Monate nach dem Stopp der Pumpaktion zu den stärksten Beben. So wie in Vendenheim bei Straßburg. Sechs Monate vergingen, bis das re-injizierte Wasser dort das stärkste Beben auslöste. «Das kann kein Ampelsystem verhindern», sagt Ritter.
Der Hype um geothermal gewonnenes Lithium als umweltschonende Förderungsalternative, er scheint ähnlich wie bei der Bergbauvariante im Festgestein: Die Firmen geben sich siegessicher (die eine mehr, die andere weniger), werden aber momentan durch Widerstand in der Bevölkerung ausgebremst. Die Suche nach der einfachen und umweltverträglichen Lösung geht weiter.
Florian Sturm arbeitet als freier Journalist für diverse Magazine und Zeitungen im In- und Ausland und beschäftigt sich vor allem mit den Themen Wissenschaft, Gesellschaft und Kultur. Für seine Reportagen ist er gerne mit Hund und Notizbuch in seinem Van unterwegs. Derzeit arbeitet er an seinem ersten Buch zum Thema Meeresschutz, das man hier vorbestellen kann.
Evgeny Makarov, 1984 in St. Petersburg geboren, kam mit seiner Familie 1992 nach Deutschland. Dort studierte er Politikwissenschaft an der Universität Hamburg und entdeckte die Fotografie als Medium, «soziale Realität direkter zu erfassen als mit einem akademischen Zugang».
Lies die Reportage zum Lithium-Abbau in Portugal im aktuellen Greenpeace-Magazin.