在實現氣候中和的道路上，歐洲將需要大量鋰用於電池儲存系統。然而，迄今為止，歐洲在全球鋰萃取量中僅佔百分之一。為此，KIT 的研究人員正在研究從地熱資源中提取鋰的方法。

研究人員看到了透過地熱發電廠提取鋰的長遠前景。萊茵河上游河谷現有的地熱井可以在幾十年內可靠地提取鋰，而不會出現鋰源枯竭的情況。這是卡爾斯魯厄理工學院（KIT）的研究人員最近進行的數據分析得出的結果。相關結果發表在《能源》雜誌。

萊茵河上游河谷的地熱井可在數十年內提供穩定的鋰源，幫助歐洲實現氣候中和。圖為影片截圖，顯示30 年後貧鋰熱能水沿斷層帶在註入井孔周圍擴散的情況。圖片來源：Valentin Goldberg 與Fabian Nitschke

KIT 應用地球科學研究所（AGW）的瓦倫汀-戈德堡（Valentin Goldberg）說：”從理論上講，萊茵河上游河谷和德國北部盆地的地熱發電廠可滿足德國每年2% 到12%的鋰需求。”

他和他的團隊根據大量數據分析計算了這一潛力。不過，目前還不清楚還能開採多久。現在，研究人員的另一項研究提供了一個樂觀的觀點。戈德伯格說：「根據我們的研究結果，鋰的提取在很多年內都是可行的，而且環境成本較低。為我們的研究開發的模型描述了萊茵河上游河谷的鋰提取情況。但我們選擇的參數也可用於其他聯合系統。”

30 年後，貧鋰熱水沿著斷層帶在註入鑽孔周圍擴散。來源：Valentin Goldberg 和Fabian Nitschke

從熱水中提取鋰不是傳統的採礦方式。這就是為什麼不能使用常規方法進行分析。

“溶解在水中的鋰存在於岩石中廣泛分支的節理和空腔網絡中。然而，只能通過單井在某些點上獲取”，AGW 的Fabian Nitschke 博士說，他也參與了這項研究。”因此，儲層的大小取決於可透過水力打井獲取的水量。”

為了計算鋰的生產潛力，研究人員必須考慮潛在的水萃取量、鋰濃度以及單位時間內的鋰萃取量。

“我們使用了一個適應萊茵河上游河谷地下條件的動態傳輸模型。該模型結合了熱力、水力和化學過程。”Nitschke 指出：”石油和天然氣行業也有類似的模型，但尚未應用於鋰。”

使用地熱能時，提取的水會經由第二個鑽孔泵回地下。研究人員希望了解深層水中的鋰濃度是否會隨著時間的推移而降低。結果顯示，在30 年調查期的前三分之一，由於深層水被返回的水稀釋，抽取井孔中的鋰濃度降低了30%至50%。隨後，鋰濃度維持不變。

Nitschke說：「這可以歸因於開放式連接系統，它從其他方向持續供應新鮮的深層水。建模表明，連續開採鋰可持續數十年：實際上，這種非常規資源的提取呈現出經典的週期性。碳氫化合物開採或礦石開採的產量在開始時也是最高的，然後開始逐漸下降。”

來自AGW 公司的托馬斯-科爾（Thomas Kohl）是地熱能源和儲層技術教授，負責指導相應的研究活動。

「我們已經知道，地熱資源可以提供數十年的基荷可再生能源。現在，我們的研究顯示，萊茵河上游河谷的一座發電廠就可以額外滿足德國每年3% 的鋰消耗量」。科爾的研究團隊目前正在研究切實可行的解決方案。

最近，他們在《脫鹽》（Desalination）雜誌上發表了一項研究報告，內容涉及對用於資源提取的熱能水進行初步處理。科爾說：”下一步是將這項技術轉化為工業規模。”