Aardwarmte met lithiumwinning als bijverdienste

De honger naar lithium houdt gelijke tred met de opmars van de elektrische auto. Op dit moment ligt de prijs van het gewilde batterijenmetaal op ruim 70 euro per kilogram. Dan is het fijn te horen dat een geothermische bron makkelijk 10 kilo lithium per uur naar boven pompt – genoeg voor één Tesla-accupakket. 

Dr.ir. Ahmed Hussain is postdoctoraal onderzoeker mineralisatie bij geothermieprojecten bij de faculteit Civiele techniek en Geowetenschappen (CiTG). Hij nam het initiatief om geothermische winning te verkennen van lithium en andere mineralen die opgelost in het warme aardwater aan de oppervlakte komen. 

Mineralenwinning uit grondwater is een milieuvriendelijke manier van mijnbouw, vertelt Hussain. En winning uit eigen bodem maakt ons minder afhankelijk van import. GroenLinks-parlementariër Suzanne Kröger deelt die opvatting. Zij riep staatssecretaris Vijlbrief van Mijnbouw in februari met een motie op om ‘de haalbaarheid van lithiumwinning bij diepe geothermie in Nederland te onderzoeken, en daarbij zowel ecologische als economische en juridische aspecten in kaart te brengen’.Vijlbrief antwoordde dat er al een onderzoek naar lithiumconcentratie in Nederland door de TU Delft loopt, en hij zegde een vervolgonderzoek toe. “Het is dus niet de vraag óf, maar hóé”, aldus de staatssecretaris. 

Onderzoek
Het onderzoek dat Vijlbrief noemde was het bacheloronderzoek van Erica Biagini onder leiding van Ahmed Hussain. Biagini bestudeerde het gemeten lithiumgehalte van vijftig watermonsters uit dertien verschillende velden. Ze constateerde op twee plekken hoge concentraties: in Friesland en in Limburg. In de omgeving van Delft liggen de concentraties een factor tien lager. 

Phil Vardon, wetenschappelijk projectleider geothermie aan de TU Delft (ook  CiTG), reageert: “Ik ken het werk dat Ahmed begeleidde. Het geeft een helder overzicht. Alle geothermieprojecten zijn gebaat met extra winst uit mineralen, maar het lijkt me onwaarschijnlijk dat het Delftse project op dit moment geschikt is voor lithiumwinning.” 

Lithiumwinning
Lithium komt in opgeloste vorm aan de oppervlakte. Een actieve filtertechniek verhoogt de concentratie van lithium in de oplossing. Daarna moet het omgezet worden in lithiumhydroxide – de vorm waarin het in batterijen te gebruiken is. 

De concentraties aan opgelost lithium in Nederland lopen nogal uiteen en niet alle gemeten concentraties zijn bekend. Daarom zou Hussain graag zien dat bij alle binnenlandse boringen het lithiumgehalte in het water wordt bijgehouden. Zo ontstaat een kaart van de lithiumreserves in de Nederlandse bodem. Erg snel zal dat niet gaan want de laatste vijf jaar vonden er gemiddeld zeven boringen per jaar plaats voor aardwarmte-exploratie, toont het Nederlandse Olie- en Gasportaal NLOG. 

Vardon is het met Hussain eens: “We moeten projecten beter monitoren om te zien waar lithium en andere waardevolle grondstoffen zitten. Bij nieuwe projecten betekent dat: goede monsters en analyses verwerven die te linken zijn aan de geologische geschiedenis. Het zou weleens kunnen dat diepere bronnen hogere lithiumconcentraties bevatten. Dat kan een punt van overweging zijn bij de ontwikkeling van een nieuw project.” Met andere woorden: dieper boren voor meer lithium kan voordelig zijn. 

In Duitsland vinden al voorbereidingen voor geothermische lithiumwinning plaats. Het elektrolysebedrijf Nobian en het Australische mijnbouwconcern Vulcan gaan de haalbaarheid onderzoeken van de productie van lithiumhydroxide uit een geothermische bron nabij Frankfurt voor batterijen van elektrische auto’s. 

Het onderzoek gebeurt bij twee verschillende fabrieken. De eerste staat naast een geothermieproject en gebruikt Direct Lithium Extraction (DLE) om de concentratie van lithium in de water te verhogen. De andere fabriek staat in verbinding met meerdere geothermieputten en zet met elektriciteit het lithium om in lithiumhydroxide. 

Nederland
Wat zijn de perspectieven voor Nederland? Hussain hoopt op een locatie waarbij vraag en aanbod van geothermie bestaat in combinatie met een hoge lithiumconcentratie. De opbrengsten uit lithiumwinning kunnen dan de opbrengsten voor aardwarmteprojecten verhogen. “Die hebben dan geen subsidie meer nodig ”, licht Hussain toe. Hij is van plan verder te werken met bachelorstudenten aan de ecologische, economische en juridische aspecten van geothermische mijnbouw. 

Vardon is voorzichtig optimistisch over geothermisch mijnen, maar nu nog niet: “Op korte termijn zie ik dit in Nederland nog niet gebeuren. Daarvoor zijn meer gegevens nodig en ook meer uitwisseling ervan. Met name bij het verkennen van locaties waar nog geen geothermische of andere ondergrondse projecten bestaan, bijvoorbeeld dieper dan bestaande projecten of in gebieden die niet goed zijn verkend.” 

• Maria Erica Biagini, Geothermal mining – the potential for environmentally friendly extraction of valuable components from geothermal brines in the Netherlands. Download BSc-thesis als pdf.