Zdokonalená technologie měření založená na laserem indukované spektroskopii umožní efektivní těžbu lithia v geotermálních elektrárnách ze solanky, která se dnes po využití jejího tepla bez dalšího zužitkování vrací pod zem, a možná i recyklaci stávajících akumulátorů. Lithium je s ohledem na nástup elektromobility a celou řadu moderních technologií klíčovou surovinou. Evropské země se v této oblasti spoléhají téměř výhradně na dovoz, přestože ložiska tohoto lehkého kovu má. A není tajemstvím, že jedno z nejnadějnějších ložisek se nachází v oblasti Cínovce, na hranici ČR a Německa asi 6 km nad městem Dubí na Teplicku. Větší část ložiska se přitom nachází na české straně. Odborníci nyní řeší vhodnost technologií pro těžbu tohoto nerostu. Ten se ovšem vyskytuje i v geotermální solance využívané i při získávání geotermální energie. Zatímco u nás je dosud geotermálních energetických projektů jen velmi málo, naši západní sousedé jsou v tomto ohledu mnohem dále. Geotermální elektrárny jsou vcelku hojně využívány především v oblastech horního Rýna a severoněmecké pánve. Čerpají solanku a po využití tepla ji vracejí zpět do země. Tamní termální vody z hlubin však obsahují značné množství lithia (dostatečné k pokrytí velké části současné poptávky německého automobilového průmyslu), které se však doposud vrací zpět pod zem. Oddělení geochemie a ekonomické geologie v KIT (Karlsruher Institut für Technologie) proto pracují na metodě získávání lithia jako vedlejšího produktu při výrobě geotermální energie. V rámci výzkumného projektu LiMo pak Fraunhoferův institut pro fyzikální měřicí techniky (IPM — Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik) vyvíjí optický senzor určený k zefektivnění procesu extrakce.
Geotermální solanka je zdrojem lithia, který je dosud nevyužit
KIT vyvinul metodu pro extrakci lithia pomocí sorpčního procesu v geotermální elektrárně. Solanka je vedena přes reaktor naplněný lithium- selektivním sorbentem, schopným lithium vázat. Rychlost sorpce závisí na řadě parametrů, jako je složení termální vody, její pH, koncentrace lithia a průtok. Jakmile je sorbent nasycen, směr proudění se obrátí a desorpční roztok oddělí lithium od adsorbéru. Pro účinnou a životaschopnou extrakci lithia musí být čas obrácení směru toku přesně řízen na základě toho, kdy je dosaženo limitu nasycení. To lze odvodit z koncentrace lithia za reaktorem, jejíž měření však dosud vyžadovalo těžkopádné laboratorní postupy. A to je právě důvod zapojení IPM do projektu.
Inline měření koncentrace lithia umožňuje řízení procesu
Tým z Fraunhoferova institutu vyvíjí novou metodu založenou na laserem indukované spektroskopii průrazu (LIBS — laser induced breakdown spectroscopy) pro inlinové monitorování koncentrace lithia za reaktorem, aby bylo možné proces sorpce a desorpce přímo řídit, což až doposud možné prakticky nebylo. LIBS je zavedenou metodou materiálové analýzy, kde krátký pulzní laser přenáší nepatrnou část materiálu do plazmatu pro spektrální analýzu. Výzkumný projekt LiMo má za cíl ji zdokonalit tak, aby byla vhodná pro obtížné podmínky v kapalině při tlaku 20 bar a teplotě 90 °C. Systém LIBS má být testován v poloprovozu na geotermální lokalitě v reálném provozu. Potenciál je přitom obrovský: kromě získávání lithia z geotermálních elektráren lze tuto metodu použít také k recyklaci lithia ze starých baterií a uplatní se i při jiných metodách těžby. Projekt tedy bude testovat i další případ použití. /Michael Málek/
