de.wedoany.com-Bericht: Das dem US-Energieministerium unterstellte Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) entwickelt Technologien zur Gewinnung kritischer Mineralien aus Meerwasser. Studien zeigen, dass bereits 0,1 % des Meerwassers ausreichend Magnesium, Lithium und andere Ressourcen enthalten, um den menschlichen Bedarf für die nächsten 50.000 Jahre oder länger zu decken.
Die Ozeane sind reich an Lithium, Magnesium, Mangan, Kobalt und Seltenen Erden – Materialien, die in Elektronikprodukten und sauberen Energietechnologien weit verbreitet sind. Die Forschung wird vom Wasserenergie- und Wasserkraftbüro des US-Energieministeriums unterstützt. Das PNNL-Team arbeitet an der Entwicklung direkter Extraktionsmethoden. Die chemische Ozeanographin Jessica Cross weist darauf hin, dass bei vollständiger Extraktion allein das Magnesium und Lithium aus 0,1 % des Meerwassers den menschlichen Bedarf für Zehntausende von Jahren decken könnte.
Die extrem niedrigen Konzentrationen der Mineralien im Meerwasser stellen das größte technische Hindernis dar. Die Chemikerin Chinmayee Subban erklärt, dass Magnesium relativ häufig vorkommt, während Materialien wie Lithium und Nickel deutlich geringere Konzentrationen aufweisen. Am Beispiel eines standardmäßigen olympischen Schwimmbeckens: Etwa 2,3 Millionen Liter Meerwasser enthalten rund 2.980 kg Magnesium, aber nur 0,42 kg Lithium und etwa 0,00095 kg Nickel. Die Verarbeitung großer Wassermengen zur Rückgewinnung geringer Elementmengen erfordert spezielle Technologien. Allerdings ist die chemische Zusammensetzung des Meerwassers weltweit relativ standardisiert, was die Technologieverbreitung begünstigt.
Um diese Herausforderung zu bewältigen, hat das PNNL-Team einen Gleichstromreaktor entwickelt, der Meerwasser kontinuierlich mit Natriumhydroxid in Kontakt bringt. An der Kontaktstelle der Flüssigkeiten kann hochreines Magnesiumhydroxid gebildet und gesammelt werden. Dieses Verfahren spart einige chemische Verarbeitungsschritte ein. Das Produkt ist ein in der Industrie weit verbreitetes Material, das die USA derzeit in großen Mengen importieren. Das System ist modular aufgebaut und kann parallel zu bestehenden Meerwasserentsalzungsanlagen betrieben werden. Eine Analyse der Anlage in Carlsbad, Kalifornien, zeigt, dass eine kombinierte Anlage bei Rückgewinnung aller Materialien täglich 524.000 kg (etwa 1,16 Millionen Pfund) Magnesiumhydroxid produzieren könnte – mehr als das Dreifache des aktuellen täglichen US-Verbrauchs.
Die Forscher untersuchen auch die Nutzung von Nebenprodukten. Nach der Entfernung von Magnesium kann die konzentrierte Sole mittels bipolarer Membran-Elektrodialyse (BPMED) behandelt werden, um die für nachfolgende Schritte benötigten chemischen Säuren und Basen zu erzeugen. Labortests zeigen, dass die aus diesem Prozess gewonnene Säure Nickel aus Olivin um 37 % effizienter herauslöst als herkömmliche Säuren. Weitere Nebenprodukte können in der Meeresaquakultur genutzt werden. Der Pflanzenforscher Scott Edmundson vom PNNL-Meeresforschungslabor in Sequim erklärt, dass einige kritische Mineralien in Algen Konzentrationen erreichen können, die eine Million Mal höher sind als im umgebenden Wasser. Frühere Studien haben auch gezeigt, dass leicht saures Meerwasser aus der BPMED das Algenwachstum beschleunigen kann. Zukünftige Systeme könnten die Mineralrückgewinnung mit der Produktion von Chemikalien, Kraftstoffen, Düngemitteln und Biomasse kombinieren. Die Technologie steht noch vor technischen und kostenseitigen Hürden, könnte aber dazu beitragen, eine nachhaltigere inländische Versorgung mit kritischen Mineralien aufzubauen.
