01.01.2026 – 31.12.2028
Nachhaltige Lithiumgewinnung
Gewinnung von Rohstoffen aus Meerwasser
01.01.2026 – 31.12.2028
Nachhaltige Lithiumgewinnung
Gewinnung von Rohstoffen aus Meerwasser
Bisherige Ergebnisse der Arbeitsgruppen:
Mikrobiologie
Aktuelle Tests zur Verträglichkeit der MNPs gegenüber dem Mikrobiom laufen.
Reaktor
Der 3D-Druck des ersten Magnetreaktors ist demnächst abgeschlossen, die ersten Tests stehen bevor.
Synthese
Die Synthese und Funktionalisierung der MNPs sowie die Tests zur Li-Kapazität sind am laufen.
Bisherige Ergebnisse der Arbeitsgruppen:
Projekt
Nachhaltige Rohstoffgewinnung für die Energiewende
Der Ausbau erneuerbarer Energien und die steigende Nachfrage nach Lithium, seltenen Erden und weiteren kritischen Rohstoffen erhöhen den Bedarf an einer sicheren und unabhängigen Rohstoffversorgung. Diese Materialien sind unverzichtbar für Batterien, Halbleiter und moderne Energietechnologien.
Aktuell wird das in Deutschland benötigte Lithium nahezu vollständig aus Ländern wie Chile, China und Argentinien importiert. Die dort eingesetzten Gewinnungsverfahren sind häufig energie-, wasser- und chemikalienintensiv und erzeugen aufkonzentrierte Restsole.
Deutschland verfügt jedoch über eigene Lithiumquellen, insbesondere in Tiefenwässern des Oberrheingrabens sowie Lithiumvorkommen im Erzgebirges, diese sind bislang kaum erschlossen.
LiMare verfolgt daher einen neuen Ansatz: Das Projekt entwickelt ein selektives, ökologisches und wirtschaftliches Verfahren zur Gewinnung von Lithium aus Meerwasser. Damit erschließt LiMare ein bislang kaum genutztes Rohstoffreservoir und leistet einen Beitrag zu einer nachhaltigeren und resilienteren Rohstoffversorgung von Deutschland.
Projektziele
Innovation, Effizienz und Umweltverträglichkeit im Fokus
1
Hohe Selektivität
Die Methode soll Lithium gezielt aus dem Meerwasser extrahieren und von konkurrierenden Ionen wie Magnesium, welches vergleichweise 7000 mal mehr vorkommt, trennen. Diese hohe Selektivität ist die Grundlage für eine wirtschaftliche und effiziente Lithiumgewinnung.
2
Technologische Innovation
Das modulare Ligandensystem erlaubt darüber hinaus die Anpassung an weitere kritische Rohstoffe oder wertvolle Spurenelemente wie Caesium in verdünnten, marinen Systemen oder konzentrierten, hydrothermalen Quellen.
3
Ressourcenschonende Prozesse
Das Verfahren soll mit möglichst geringem Energieeinsatz arbeiten und den Verbrauch von Chemikalien minimieren. Ziel ist eine wirtschaftliche Lithiumgewinnung mit hoher Ressourceneffizienz.
4
Schutz des marinen Ökosystems
Während der Entwicklung wird untersucht, ob das nach der Lithiumgewinnung ionenabgereicherte Meerwasser Auswirkungen auf das marine Mikrobiom hat. So wird die Umweltverträglichkeit des Verfahrens von Beginn an mitgedacht.
Innovative Technologie zur Lithiumgewinnung
Der innovative Prozess hinter LiMare
Selektive Bindung: Lithium gezielt erfassen
Spezielle Liganden (Kronenether) binden Lithium selektiv aus Meerwasser. Dadurch wird Lithium von anderen, deutlich häufiger vorkommenden Ionen getrennt.
Regeneration: Mehrfach wiederverwendbar
Durch die Anpassung der Prozessbedingungen, beispielsweise des pH-Werts, wird das Lithium freigesetzt. Die Nanopartikel werden anschließend regeneriert und können erneut eingesetzt werden.
Magnetische Separation: Effiziente Rückgewinnung
Die Liganden sind an magnetische Nanopartikel gekoppelt, die in einem siebfreien Magnetreaktor in Schwebe gehalten werden. Das ermöglicht eine einfache und effiziente Abtrennung des gebundenen Lithiums.
Skalierbar und nachhaltig: Für die Rohstoffgewinnung von morgen
Das modulare System lässt sich auch für weitere kritische Rohstoffe anpassen. Ziel ist ein energieeffizientes, ressourcenschonendes Verfahren mit möglichst geringen Auswirkungen auf die Umwelt.
Selektive Bindung: Lithium gezielt erfassen
Spezielle Liganden (Kronenether) binden Lithium selektiv aus Meerwasser. Dadurch wird Lithium von anderen, deutlich häufiger vorkommenden Ionen getrennt.
Magnetische Separation: Effiziente Rückgewinnung
Die Liganden sind an magnetische Nanopartikel gekoppelt, die in einem siebfreien Magnetreaktor in Schwebe gehalten werden. Das ermöglicht eine einfache und effiziente Abtrennung des gebundenen Lithiums.
Regeneration: Mehrfach wiederverwendbar
Durch die Anpassung der Prozessbedingungen, beispielsweise des pH-Werts, wird das Lithium freigesetzt. Die Nanopartikel werden anschließend regeneriert und können erneut eingesetzt werden.
Skalierbar und nachhaltig: Für die Rohstoffgewinnung von morgen
Das modulare System lässt sich auch für weitere kritische Rohstoffe anpassen. Ziel ist ein energieeffizientes, ressourcenschonendes Verfahren mit möglichst geringen Auswirkungen auf die Umwelt.
Unsere Kooperationspartner
Gemeinsam für innovative Lösungen
Das Projekt LiMare vereint Partner aus Forschung und Wirtschaft, die ihre Expertise bündeln und gemeinsam an der Entwicklung einer nachhaltigen Technologie zur Lithiumgewinnung aus Meerwasser arbeiten.
Munich Institute of Biomedical Engineering (MIBE) (TU München); Arbeitsgruppe von DP Dr. Bernhard Gleich
85748 Garching
Kurzbeschreibung:
Die Gruppe von Bernhard Gleich erforscht innovative medizinische Bildgebungstechnologien mit Schwerpunkt auf Magnetic Particle Imaging (MPI), einer neuartigen Methode zur Darstellung magnetischer Nanopartikel. Weitere Forschungsthemen umfassen Röntgen-Dunkelfeldbildgebung, Tomographieverfahren, Niedrigfeld-NMR und biophysikalische Messtechnik. Ziel ist die Entwicklung neuer Diagnose- und Monitoringverfahren für Anwendungen in Medizin, Biotechnologie und Materialwissenschaften.
Aufgaben in dem Projekt:
- Design des magnetischen Reaktors für die gezielte Li-Extraktion aus dem Meerwasser
Solexperts GmbH
44807 Bochum
Kurzbeschreibung:
Die Solexperts AG ist ein international tätiges Ingenieur- und Messtechnikunternehmen, das sich auf Geotechnik, Hydrogeologie und Umweltmonitoring spezialisiert hat. Das Unternehmen entwickelt Messsysteme und bietet Dienstleistungen wie Baugrund- und Grundwasseruntersuchungen, geotechnische Instrumentierungen, Bohrlochtests sowie automatische Überwachungs- und Datenerfassungssysteme an. Zu den Einsatzbereichen gehören Tunnelbau, Wasserbau, Geothermie, Windenergie, Bergbau und Forschungsprojekte rund um Energie- und Umweltfragen. Zudem unterstützt Solexperts Kunden bei der Planung, Durchführung und Auswertung komplexer Mess- und Monitoringprojekte weltweit.
Aufgaben in dem Projekt:
- Konstruktion des Adsorptions- und Desorptionsreaktors
Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie & Institut für Wasserchemie (IWC) (TU München); Arbeitsgruppe von PD Dr. Michael Seidel
85748 Garching
Kurzbeschreibung:
Der Lehrstuhl für Analytische Chemie und Wasserchemie an der Technischen Universität München (Leitung Prof. Elsner) adressiert zentrale Herausforderungen der modernen Umwelt- und Systemanalytik durch die Entwicklung und Kombination innovativer Analysemethoden mit innovativen Prozessen.
Als Teil des Projekts LiMare beschäftigt sich der Lehrstuhl mit der nachhaltigen Rückgewinnung kritischer Rohstoffe aus Meerwasser. Im Fokus steht die Entwicklung eines innovativen Verfahrens zur Anreicherung von Lithium mithilfe funktionalisierter magnetischer Nanopartikel (MNPs). Neben der technischen Machbarkeit werden insbesondere die Skalierbarkeit der Partikelproduktion sowie potenzielle Umweltauswirkungen untersucht, um einen nachhaltigen und wirtschaftlich tragfähigen Prozess zu entwickeln.
Aufgaben in dem Projekt:
-
Synthese basisfunktionalisierter MNPs und Optimierung dieser bezüglich Wirtschaftlichkeit
Hydroisotop GmbH
85301 Schweitenkirchen
Kurzbeschreibung:
Die Hydroisotop GmbH ist ein spezialisiertes Umwelt- und Analytikunternehmen, das seit über 40 Jahren Isotopen- und Chemieanalysen von Wasser-, Gas-, Gesteins- und weiteren Umweltproben durchführt. Das Unternehmen bietet Probenahme, Laboranalytik, wissenschaftliche Auswertung und fachliche Beratung für Anwendungen in den Bereichen Grundwasser, Mineral- und Heilwässer, Geothermie, Umweltmonitoring sowie Lebensmittelanalytik an. Die Untersuchungen dienen der Bestimmung von Herkunft, Alter, Qualität und möglichen Belastungen von Umwelt- und Lebensmittelproben.
Aufgaben in dem Projekt:
- Synthese und Kopplung geeigneter Liganden wie Kronenether an die basisfunktionalisierten MNPs
- Entwicklung der Adsorptions- und Desorptionsverfahren am magnetischen Reaktor
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE, Arbeitsgruppe Wasseraufbereitung und Stofftrennung, Arbeitsgruppe von Dr.-Ing. Joachim Koschikowski
79110 Freiburg
Kurzbeschreibung:
Die Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten des Fraunhofer ISE im Bereich Wasseraufbereitung und Stofftrennung konzentrieren sich auf nachhaltige Verfahren zur Wasseraufbereitung, Entsalzung und Kreislaufführung von Wasserressourcen. Schwerpunkte sind die Entwicklung energieeffizienter Membran- und Trennverfahren, die Aufbereitung und Wiederverwertung industrieller Abwässer sowie die Gewinnung wertvoller Rohstoffe wie Lithium aus Geothermie- und Meerwassersolen. Ein besonderer Fokus liegt auf der Kopplung von Wassertechnologien mit erneuerbaren Energien sowie dem Aufbau und Betrieb von Demonstrationsanlagen für industrielle Anwendungen.
Aufgaben in dem Projekt:
- Unterstützung der Entwicklung und Auslegung hydraulischer Komponenten, Optimierung dieser durch Berechnungen
Entwicklung des Monitoringkonzepts der Test- und Demonstrationsanlage
GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel, Arbeitsgruppe Geomikrobiologie / Marine Biogeochemie von Prof. Dr. Mirijam Perner
24148 Kiel
Kurzbeschreibung:
Die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Mirijam Perner am GEOMAR erforscht die Rolle von Mikroorganismen in marinen und geologischen Systemen sowie deren Einfluss auf globale Stoffkreisläufe. Schwerpunkte sind mikrobielle Prozesse in Sedimenten, hydrothermalen Quellen und anderen Extremhabitaten, insbesondere im Zusammenhang mit Kohlenstoff-, Schwefel-, Stickstoff-, Eisen- und Wasserstoffumsätzen. Die Gruppe untersucht zudem, wie mikrobielle Gemeinschaften auf Umwelt- und Klimaveränderungen reagieren und dadurch biogeochemische Prozesse in den Ozeanen beeinflussen. Neben der Grundlagenforschung entwickelt sie biotechnologische Anwendungen für CO₂-Management, Wasserstofftechnologien, Rohstoffgewinnung und Korrosionsschutz.
Aufgaben in dem Projekt:
- Risikoabschätzung des Verfahrens für die Umwelt im Falle eines Entweichens der MNPs
- Untersuchung der Umwelteffekte durch Ionen-abgereichertes Wasser