Fast zwei Jahrhunderte nach dem Goldrausch in Kalifornien steht die USA offenbar vor einem Lithiumrausch. Weil die Nachfrage nach diesem wertvollen Element rasant steigt, versuchen staatliche Geologinnen und Geologen eilig herauszufinden, wo es sich verbirgt.
Im September 2023 berichteten von einem Bergbauunternehmen finanzierte Forschende, in einem uralten US-Supervulkan möglicherweise das weltweit größte Lithiumvorkommen entdeckt zu haben. Im April 2024 meldeten öffentliche Forschungseinrichtungen am anderen Ende des Landes ein weiteres unerschlossenes Reservoir, das nahezu die Hälfte des Lithiumbedarfs der Nation decken könnte.
Es steckt im Abwasser der Fracking-Industrie für Erdgas in Pennsylvania.
Lithium aus Fracking-Abwasser in Pennsylvania
Lithium ist wohl das wichtigste Element für die Energiewende des Landes und der bevorzugte Rohstoff für Batterien in Elektrofahrzeugen. Dennoch gibt es in den USA nur eine einzige große Lithiummine, weshalb das Land seinen Bedarf derzeit durch Importe decken muss.
Verantwortliche im US-Energieministerium wollen diesen Zustand dringend ändern. Bis 2030 soll das gesamte benötigte Lithium im Inland produziert werden.
Ein Ausbau der amerikanischen Lithiumindustrie ist jedoch äußerst umstritten: Bergbau kann natürliche Lebensräume zerstören, giftige Chemikalien freisetzen und in heilige Gebiete indigener Gemeinschaften eindringen.
Gleichzeitig gelten Lithium-Ionen-Batterien als entscheidende Technologie für die weltweite Umstellung auf erneuerbare Energien, da sie Strom aus Wind und Sonne speichern. Eine Lithiumquelle zu finden, die nicht mehr Umweltschäden als nötig verursacht, ist daher entscheidend – doch eine saubere Lösung ist kompliziert.
Pennsylvania liegt auf einer Schicht aus Sedimentgestein, die als Marcellus Shale bekannt ist und reichlich Erdgas enthält. Diese geologische Grundlage entstand vor fast 400 Millionen Jahren durch vulkanische Aktivität und enthält Lithium aus Vulkanasche.
Marcellus Shale als mögliche Lithiumquelle
Über sehr lange Zeiträume hinweg hat tiefes Grundwasser das Lithium aus diesem Gestein gelöst und damit im Grunde „den Untergrund abgebaut“, wie Justin Mackey erklärt, ein Forscher am National Energy Technology Laboratory in Pennsylvania.
Mackey und sein Team stellten nun fest, dass das durch Fracking aus der Tiefe heraufgepumpte Abwasser erstaunlich große Mengen Lithium enthält.
„Wir wussten einfach nicht, wie viel davon dort drin war“, sagte Mackey im Mai.
Aufgrund seiner Lage zählt Pennsylvania zu den führenden Bundesstaaten bei den umstrittenen Fracking-Aktivitäten, die zahlreiche Umwelt- und Gesundheitsbedenken ausgelöst haben.
Beim Fracking wird L-förmig in die Erde gebohrt, damit Wasser nach unten gepumpt werden kann. Dadurch werden tiefer liegende Stoffe, darunter Gas, an die Oberfläche gedrückt.
„Abwasser aus der Öl- und Gasförderung ist ein zunehmendes Problem. Derzeit wird es nur minimal behandelt und wieder eingepresst“, sagte Mackey.
Diese Vorgehensweise könnte wertvolles Lithium verschwenden. Wie die aktuelle Studie zeigt, könnte eine genaue Erfassung der Lithiumreserven im Fracking-Abwasser eine Möglichkeit eröffnen, den Abfall sinnvoll zu nutzen.
Die regionale Auswertung beruht auf Daten von Öl- und Gasunternehmen, die den Behörden die in ihrem Abwasser nachgewiesenen Elemente melden. Mackey und seine Kolleginnen und Kollegen untersuchten Angaben aus den Jahren 2012 bis 2023 zum Abwasser von 515 Bohrlöchern in Pennsylvania.
Lithiumbedarf der USA und Umweltfolgen
Den Ergebnissen zufolge „kann der Marcellus Shale auf absehbare Zeit bedeutende Lithiummengen liefern“ – vorausgesetzt, das Fracking wird fortgesetzt.
Die Forschenden errechneten, dass bereits eine konservativ geschätzte Lithiumgewinnung aus dem Fracking-Abwasser des Bundesstaates mehr als 30 Prozent des aktuellen Lithiumbedarfs der USA decken könnte.
Das klingt vielversprechend, doch die möglichen Umweltauswirkungen einer Lithiumextraktion aus Fracking-Abwasser sind bislang nicht untersucht. Außerdem entsteht dieses Abwasser nur, solange Fracking betrieben wird.
Um die Klimaziele zu erreichen, dürfte die weltweite Nachfrage nach Lithium in den kommenden Jahrzehnten um 400 Prozent steigen. Wie der Lithiumbedarf gedeckt werden soll und welche neuen Umweltkrisen diese Lösungen verursachen könnten, bleibt abzuwarten.
Die Studie wurde in Scientific Reports veröffentlicht.
Eine frühere Fassung dieses Artikels erschien im Mai 2024.
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