Los pozos geotérmicos en el valle del Alto Rin podrían proporcionar una fuente constante de litio durante décadas, ayudando a la transición de Europa hacia la neutralidad climática. Esta imagen es una captura del vídeo a continuación que muestra la dispersión de agua termal pobre en litio alrededor del pozo de inyección a lo largo de la zona de la falla después de 30 años. Crédito: Valentin Goldberg y Fabián Nitschke
Los investigadores ven perspectivas a largo plazo para la extracción de litio en plantas geotérmicas.
Los pozos geotérmicos existentes en el valle del Alto Rin permitirían una extracción fiable de litio durante varias décadas sin que estas fuentes se agotaran. Este es el resultado de recientes análisis de datos realizados por investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT). Los resultados se publican en Energías.
Extracción geotérmica de litio en el valle del Alto Rin
En el camino hacia la neutralidad climática, Europa necesitará grandes cantidades de litio para los sistemas de almacenamiento en baterías. Sin embargo, hasta ahora su participación en el volumen de extracción mundial de litio ha sido sólo del 1%. Por este motivo, los investigadores de KIT están estudiando formas de extraer litio de fuentes geotérmicas.
«En teoría, las centrales geotérmicas en el valle del Alto Rin y en la cuenca del norte de Alemania podrían cubrir entre el 2 y el 12 por ciento de la demanda anual de litio de Alemania», afirma Valentin Goldberg del Instituto de Geociencias Aplicadas (AGW) de KIT.
Con su equipo calculó este potencial basándose en un extenso análisis de datos. Sin embargo, no está claro durante cuánto tiempo será posible la extracción. Otro estudio realizado por investigadores ofrece ahora una perspectiva optimista. «Según nuestros hallazgos, la extracción de litio será posible durante muchos años con un bajo coste medioambiental», afirma Goldberg.
“El modelo desarrollado para nuestro estudio describe la extracción de litio en el valle del Alto Rin. Pero los parámetros se eligen de tal manera que también se puedan transferir a otros sistemas conjuntos”.
Distribución de agua termal pobre en litio alrededor del pozo de inyección a lo largo de la zona de falla después de 30 años. Crédito: Valentin Goldberg y Fabián Nitschke
Modelado de la producción geotérmica de litio
La extracción de litio de aguas termales no es un tipo de minería convencional. Esta es la razón por la que no se pueden aplicar métodos convencionales para el análisis.
“El litio disuelto en agua existe en una red muy ramificada de juntas y cavidades en la roca. Sin embargo, sólo se puede acceder a él en determinados puntos a través de pozos individuales”, afirma el Dr. Fabian Nitschke, AGW, que también participó en este estudio. “El tamaño del embalse, por tanto, depende de la cantidad de agua a la que se pueda acceder hidráulicamente a través de pozos”.
Para calcular el potencial de producción de litio, los investigadores tuvieron que considerar el volumen potencial de extracción de agua, su concentración de litio y la extracción de litio por unidad de tiempo.
“Utilizamos un modelo de transporte dinámico adaptado a las condiciones subterráneas del valle del Alto Rin. Combina procesos térmicos, hidráulicos y químicos. Se conocen modelos similares en la industria del petróleo y el gas, pero aún no se han aplicado al litio”, destaca Nitschke.
Cuando se utiliza energía geotérmica, el agua extraída se bombea de nuevo al suelo a través de un segundo pozo. Los investigadores querían saber si la concentración de litio en aguas profundas disminuye con el tiempo. Los resultados muestran que la concentración de litio en el pozo de extracción disminuye entre un 30 y un 50 por ciento en el primer tercio del período de investigación de 30 años, a medida que el agua de retorno diluye el agua profunda. Por tanto, la concentración de litio permanece constante.
«Esto se debe al sistema de juntas abierto que suministra continuamente agua dulce y profunda desde otras direcciones», afirma Nitschke. Los modelos sugieren que la extracción continua de litio será posible durante décadas: “De hecho, la extracción de este recurso no convencional muestra un comportamiento cíclico clásico. Los rendimientos de la extracción de hidrocarburos o de la extracción de minerales también son mayores al principio y luego comienzan a disminuir gradualmente”.
Inversión sensata en un futuro sostenible
Thomas Kohl de AGW, que dirige las correspondientes actividades de investigación como profesor de energía geotérmica y tecnología de yacimientos, considera que los resultados de la investigación son otro argumento a favor de un uso generalizado de la energía geotérmica.
“Ya sabíamos que las fuentes geotérmicas pueden proporcionar energía renovable a su capacidad base durante décadas. Nuestro estudio revela ahora que una sola central eléctrica en el valle del Alto Rin podría cubrir además hasta el 3% del consumo anual de litio en Alemania». El grupo de Kohl está trabajando actualmente en soluciones para su implementación práctica.
Recientemente, Desalination publicó un estudio sobre el tratamiento preliminar de aguas termales para la extracción de recursos. «El siguiente paso ahora es llevar esta tecnología a escala industrial», afirma Kohl.
Referencias:
“Desafíos y oportunidades para la extracción de litio de sistemas geotérmicos en Alemania – Parte 3: El regreso de la salmuera de extracción” por Valentin Goldberg, Ali Dashti, Robert Egert, Binil Benny, Thomas Kohl y Fabian Nitschke, 9 de agosto de 2023, Energies.
DOI: 10.3390/en16165899
“Desarrollo de una estrategia de tratamiento continuo de sílice para procesos de extracción de metales en plantas geotérmicas operativas” por Valentin Goldberg, Daniel Winter, Fabian Nitschke, Sebastian Held, Florian Groß, Daniel Pfeiffle, Jörg Uhde, Diego Morata, Joachim Koschikowski y Thomas Kohl, 15 de junio , 2023, Desalinización.
DOI: 10.1016/j.desal.2023.116775
