Litio, cesio, o anche oro:oltre all'energia, le acque geotermiche possono contenere tesori minerali. Nel progetto di ricerca BrineMine, i ricercatori del Karlsruhe Institute of Technology (KIT) vogliono sfruttare questo potenziale e supportare l'estrazione sostenibile in Cile. Insieme ai loro partner, stanno sviluppando strategie e metodi per estrarre risorse minerarie direttamente nelle centrali geotermiche. Qui, non solo energia e minerali devono essere estratti, ma anche acqua potabile. Importanti fasi di processo sono già state testate con successo in un impianto dimostrativo.

Le risorse minerarie del Cile sono di grande importanza per la Germania. Secondo le statistiche della Banca Mondiale, migliaia di tonnellate di minerali preziosi vengono importati ogni anno dal paese sudamericano, comprese le materie prime per le batterie agli ioni di litio. Ma la loro estrazione causa problemi ecologici e sociali:"L'uso delle limitate risorse di acqua dolce nel nord del Cile per l'estrazione mineraria alimenta regolarmente conflitti con la popolazione locale, " afferma il professor Thomas Kohl dell'Institute of Applied Geosciences (AGW) del KIT. "Il Cile settentrionale è una delle regioni più aride della terra, ma ha vaste risorse geotermiche. Con un nuovo tipo di pianta, non solo è possibile generare elettricità in modo rispettoso del clima, ma anche per estrarre acqua potabile e anche risorse minerali allo stesso tempo." Il team AGW di BrineMine, un progetto di ricerca tedesco-cileno, sta sviluppando le strategie e le tecnologie necessarie.

AGW ha una lunga storia di cooperazione nel campo della ricerca geotermica in Cile. Il suo partner principale è il Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes (CEGA). "BrineMine dimostra quanto bene funzioni la cooperazione tra le istituzioni cilene e tedesche, "dice il professor Diego Morata, direttore della CEGA. "Sviluppo sostenibile, ottenuto dalla combinazione di geotermia e estrazione verde, può avvantaggiare l'Europa e la regione andina allo stesso modo."

Primo impianto dimostrativo sull'Alto Reno Graben

Parte dell'iniziativa di ricerca transdisciplinare è dedicata al potenziale geochimico e geotermico dei pozzi termali in Cile al fine di identificare i siti idonei. È in corso un'indagine sui dati per determinare il potenziale delle materie prime con un focus sui campi termali del deserto di Atacama. Inoltre, il Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE) partecipa al progetto BrineMine sviluppando la tecnologia dell'impianto per un successivo uso industriale. Si basa su una nuova catena di processi:in primo luogo, il calore della salamoia geotermica viene utilizzato per il recupero energetico. Il liquido raffreddato, che ha una concentrazione relativamente bassa, viene poi preconcentrato per osmosi inversa; allo stesso tempo, si ottiene acqua potabile. Il concentrato di salamoia viene quindi ulteriormente concentrato mediante distillazione su membrana fino a saturazione. "L'energia termica necessaria per l'intero processo può essere coperta direttamente dal calore in eccesso del processo della centrale, " spiega il responsabile del progetto, il dott. Joachim Koschikowski di ISE. "Abbiamo già installato un impianto dimostrativo in una centrale geotermica nell'Alto Reno Graben e integrato con successo componenti chiave nelle operazioni in corso della centrale elettrica".

Ottimizzazione dei processi per l'estrazione di materie prime

La maggior parte delle fasi del processo si basa su metodi comprovati, ma non sono mai stati combinati in questo modo. È necessaria una ricerca dettagliata, perché, Per esempio, sia la concentrazione che il raffreddamento aumentano il rischio di depositi di silicato. "Le strategie convenzionali per la rimozione dei silicati danneggerebbero notevolmente l'estrazione delle risorse. Senza il trattamento delle acque, le componenti tecniche dell'impianto sarebbero danneggiate, " spiega Valentin Goldberg di AGW di KIT. I ricercatori hanno trovato una soluzione praticabile modificando il valore del pH della salamoia e aggiungendo cationi bivalenti (ad esempio calcio o magnesio). "Il nostro metodo di rimozione dei silicati è rapido ed efficace. Più importante, non ha alcun impatto negativo sull'estrazione della materia prima, " dice Goldberg. I ricercatori descrivono questo nuovo approccio nel Geotermia rivista.

Prima di poter installare i primi impianti in Cile, ulteriori dettagli sul processo devono essere chiariti. Inoltre, sono inoltre in fase di sviluppo modelli specifici per il funzionamento economico.