Die Gewinnung von geothermischer Energie in Verbindung mit der Extraktion von Lithium oder anderen kritischen Metallen aus tiefen Aquiferen könnte einen wichtigen wirtschaftlichen Anreiz für die Intensivierung der geothermischen Exploration und Produktion in der Schweiz schaffen. Lithium ist weltweit zu einem der wichtigsten kritischen Rohstoff geworden, der für die Energiewende benötigt wird, insbesondere für die Speicherung von Energie. Daher hat sich der Schwerpunkt der Lithiumexploration in jüngster Zeit auf geothermische Fluide ausgeweitet, die eine Alternative zu den konventionell abgebauten Gesteinen oder Salar-Solen darstellen. Tiefe geothermische Aquifere können lokal signifikante Konzentrationen von Lithium enthalten. Obwohl Pilotprojekte mit Testbohrungen weit fortgeschritten sind (z. B. in Deutschland oder in den USA), wird noch kein Lithium in industriellem Massstab aus einer Geothermiebohrung gewonnen.
Wir haben 79 Lithiumkonzentrationen aus den öffentlich zugänglichen Bohrungen in der Schweiz, die tiefer als 100 m sind, zusammengestellt. Die Lithiumkonzentrationen in den verschiedenen Aquiferen liegen mit zwei Ausnahmen unter 33 mg/l (Abb. 1). Zwei Bohrungen im Schweizer Molassebecken, in Pfaffnau und Berlingen, weisen erhöhte Lithiumkonzentrationen von 82 mg/l bzw. 144 mg/l auf. Beide Wasserproben stammen aus dem Oberen Muschelkalk-Aquifer. Diese Konzentrationen sind niedriger als die höchsten Konzentrationen, die bisher im Oberrheingraben (100-210 mg/l, Abb. 2) oder in mehreren Regionen Italiens (bis zu 480 mg/l) gemessen wurden. Der Prozess der Lithiumanreicherung in geothermischen Fluiden in der Tiefe ist bisher nur unzureichend verstanden. Unsere Daten zeigen, dass geothermische Fluide mit hohen TDS-Werten (total dissolved solids) auch erhöhte Lithiumkonzentrationen aufweisen und sich vorwiegend in Gebieten mit hohem Wärmefluss befinden. In der Schweiz weisen die Regionen Basel, das untere Aaretal sowie das Bodenseegebiet einen erhöhten Wärmefluss auf. Eine aktuelle Wärmeflusskarte könnte somit nützliche Hinweise für die Erkundung von metallreichen geothermischen Fluiden liefern.
Um die räumliche Verteilung und die Schlüsselparameter, welche die Konzentration von kritischen Rohstoffen wie Lithium in tiefen Aquiferen steuern, besser zu verstehen und eine robuste Grundlage für weitere Untersuchungen zu schaffen, schlagen wir verschiedene Massnahmen vor: (i) Aktualisierung der Datenbank mit neueren und bisher nicht öffentlich zugänglichen Bohrdaten, (ii) Wiederholung von Lithiumkonzentrationsmessungen an ausgewählten Standorten mit hohen Konzentrationen (falls die Bohrdaten oder Wasserproben noch zugänglich sind), (iii) Analyse der geologischen Situation (Stratigraphie, Reservoireigenschaften, regionaler Wärmefluss, lokale Tektonik) in Gebieten mit hohen Lithiumkonzentrationen zu analysieren, um das Verständnis des Prozesses der Lithiumanreicherung zu verbessern, und (iv) Erstellung eines Protokolls für die Beprobung Analyse der Thermalwässern, welches den Bewilligungsbehörden auf Kantonsebene und den Betreibern künftiger, vom Bund subventionierter Geothermieprojekte als Leitfaden dienen kann, um umfassende hydrochemische Analysen der Tiefenwässer zu erhalten.
Unser Bericht ist publiziert und kann hier runtergeladen werden.
