Der Boom bei Elektrofahrzeugen könnte Salton Sea in Amerikas Lithium Valley verwandeln

Die Teams bereiten sich darauf vor, eine kleine Geothermieanlage abzubauen, die seit Monaten ein paar Meilen vom südöstlichen Ufer des Salton Sea entfernt an einem Standort namens Hell's Kitchen in Betrieb ist.

Ein robustes 30-köpfiges Team von Controlled Thermal Resources mit Sitz in Australien ist seit Dezember für die Anlage in dieser Ecke des Imperial Valley verantwortlich. Ihre Aufgabe: Pläne für die Gewinnung von Lithium und anderen wertvollen Mineralien sowie geothermischer Energie aus der kochenden Sole auszuarbeiten, die 8.000 Fuß unter einem der seismisch aktivsten Gebiete des Landes fließt.

Obwohl die Anlage den rauen Wüstenbedingungen und der 550-Grad-Sole ausgesetzt ist, sieht es so aus, als ob sie schon seit Jahren und nicht erst nach fünf Monaten in Betrieb wäre. Das Team baut den Turm, die Turbine und die Tanks der Optimierungsanlage jedoch nicht ab, weil etwas schief gelaufen ist. Im Gegenteil, während einer der letzten Werksbesichtigungen erklärte Firmenchef Rod Colwell, dass man die Hürden beseitigt und die Effizienz so weit gesteigert habe, dass man nun bereit sei, mit dem Bau eines Werks zu beginnen, das wahrscheinlich eines der ersten sein wird Geothermie-Lithiumextraktionsanlagen im kommerziellen Maßstab weltweit.

Der Zeitpunkt für ein solches Projekt könnte nicht besser sein.

Die Fähigkeit von Lithium, schnell viel Energie aufzuladen, wieder aufzuladen und zu übertragen, hat es in den letzten 30 Jahren zum Hauptbestandteil von Batterien gemacht, die alles betreiben, von Laptops über Herzschrittmacher bis hin zu Mobiltelefonen. Heute ist Lithium das Material der Wahl für Batterien zur Speicherung von Sonnen- und Windenergie – und zum Antrieb von Elektrofahrzeugen.

Da Kalifornien und andere Orte bereits ab 2035 neue gasbetriebene Fahrzeuge verbieten wollen, wird erwartet, dass die Nachfrage nach Lithium bis zum Ende dieses Jahrzehnts das Doppelte des aktuellen Angebots erreichen wird. Das löste einen sogenannten „Weißgoldrausch“ aus, als Anspielung auf die silbrig-weiße Farbe von Lithium. Und im Inland erregt kein Ort mehr Aufmerksamkeit als ein Landstück in der Nähe des Salton Sea, das sich über einem tiefen Reservoir geothermischer Sole befindet, von dem angenommen wird, dass es die weltweit höchste Lithiumkonzentration aufweist.

Der Großteil des weltweiten Rohlithiums stammt mittlerweile aus Australien und Südamerika, wo es durch Hartgesteinsabbau oder riesige Verdunstungsbecken gewonnen wird – was beides Umweltprobleme mit sich bringt. Typischerweise wird dieses Material dann nach China oder an andere weit entfernte Orte verschifft, um dort zu Lithium-Ionen-Batterien verarbeitet zu werden, die dann an Automobilherstellerfabriken geschickt werden.

Da derzeit nur 1 % des in den USA verbrauchten Lithiums im Inland von einem einzigen Standort in Nevada stammt, erklärte die US-Regierung Lithium im Jahr 2021 zu einem „kritischen Mineral“, was bedeutet, dass seine Gewinnung für die nationale Sicherheit wichtig ist. Sowohl im Infrastrukturgesetz als auch im Inflation Reduction Act waren Mittel für die Steigerung der inländischen Lithiumproduktion und der Batterieherstellung vorgesehen. Und die Bundesregierung nutzt auch Steueranreize, um die tatsächlichen Kosten von Elektrofahrzeugen zu senken, um die Produktion wichtiger Fahrzeugkomponenten in den USA anzukurbeln.

Die am 18. April in Kraft getretenen Vorschriften beschränkten eine Steuergutschrift in Höhe von 7.500 US-Dollar auf Fahrzeuge, die im Inland mit Mineralien aus den USA oder ihren Handelspartnern – mit anderen Worten, nicht aus China – zusammengebaut wurden. Während Fahrzeuge wie Chevy Blazer und einige Tesla Model 3 diese Anforderungen erfüllen, ist dies laut einer aktualisierten Liste qualifizierter Elektrofahrzeuge des Energieministeriums bei Fahrzeugen von Nissan, BMW und anderen großen Autoherstellern nicht der Fall. Deshalb bemühen sich diese Hersteller darum, lokales Lithium zu beschaffen, damit ihre Fahrzeuge für amerikanische Käufer zu einem wettbewerbsfähigen Preis angeboten werden können.

Um der Nachfragekurve einen Schritt voraus zu bleiben, will Controlled Thermal Resources laut Colwell bis 2025 mit der Produktion von 25.000 Tonnen Lithiumprodukten in Batteriequalität pro Jahr beginnen. Anschließend planen sie, die Kapazität bis 2027 zu erhöhen und schließlich bis zu 300.000 Tonnen Lithium pro Jahr zu produzieren. oder genug, um zig Millionen Elektrofahrzeugbatterien mit Strom zu versorgen.

Verzögerungen in der Lieferkette hätten einige dieser Arbeiten verlangsamt, sagte Colwell, da die Lithiumproduktion ursprünglich für nächstes Jahr beginnen sollte. Es gab auch Probleme bei der Abstimmung zwischen lokalen, staatlichen und bundesstaatlichen Regulierungsbehörden, obwohl diese seiner Meinung nach besser werden. Und er räumte ein, dass noch niemand alle Details geklärt habe, etwa wie das Produkt in die Batteriefabriken gelangt oder wie viel es letztendlich kosten wird.

„Wir wissen nicht, was wir nicht wissen“, sagte Colwell. „Wir geben nicht vor, alles herausgefunden zu haben, denn dafür gibt es weltweit keinen Präzedenzfall.“

Was er weiß, ist, dass die Nachfrage nach Lithium so stark ist, dass Berkshire Hathaway und EnergySource zwar auch Abbauaktivitäten in der Nähe des Saltonmeeres verfolgen, Colwell sagte jedoch, dass sich die Dynamik in den letzten Monaten weniger wettbewerbsorientiert und kooperativer anfühlte.

Er glaubt, dass Unternehmen, Regulierungsbehörden und Gemeindemitglieder allmählich die Dringlichkeit dessen begreifen, was in diesem Bereich in den nächsten Jahren passieren muss. Als Beweis führt er den Besuch des Gouverneurs Gavin Newsom vor Ort im März an, während Beamte des Energieministeriums den Montag und Dienstag mit Colwell und anderen Interessenvertretern in einer nichtöffentlichen Sitzung verbrachten, um Möglichkeiten zu besprechen, Projekte wie seines auf Kurs zu halten.

„Wenn wir das nicht tun, verpassen wir alle das Zeitfenster“, sagte er und zwang die Autohersteller, sich weiterhin an China zu wenden, um die Produktionslinien für Elektrofahrzeuge am Laufen zu halten und die CO2-Emissionen zu senken.

Besucher dieses überirdischen Ortes in der Nähe der kleinen Stadt Niland können einen Einblick in das Geschehen unter der Oberfläche erhalten, indem sie eine Reihe von Schlammtöpfen südlich des Standorts von Controlled Thermal Resorce besuchen. Die kegelförmigen Hügel erreichen eine Höhe von bis zu acht Fuß. Lehnen Sie sich hinein und Sie können das Zischen des Dampfes und gelegentlich das Platzen einer Blase hören. Wenn Sie nach oben klettern, können Sie schlammiges Wasser sehen, das nach Schwefel riecht und aus der Tiefe aufsteigt.

Geothermieanlagen werden unter diesen Bedingungen in der Nähe des Saltonsees seit 40 Jahren betrieben. Es gibt 11 solcher Anlagen – 10 von Berkshire Hathaway und eine von EnergySource –, die jetzt Brunnen nutzen, um die kochende Sole an die Oberfläche zu bringen, wo sie genug Dampf erzeugt, um Turbinen für saubere Energie anzutreiben, die Millionen von Haushalten mit Strom versorgen. Und bisher, so Colwell, gebe es keine Anzeichen dafür, dass diese Arbeiten die Mineralien, die Hitze oder den Druck im Reservoir verringert hätten.

Bis vor Kurzem leiteten Geothermieanlagen dann die gesamte Sole, einschließlich des verflüssigten Lithiums, zurück in die Erde, um die Stabilität des Geothermiereservoirs zu gewährleisten und zu vermeiden, dass etwas über der Erde abgelagert wird, wie es bei solchen Betrieben mancherorts der Fall ist. Aber jetzt entwickeln Teams dieser beiden Unternehmen zusammen mit Controlled Thermal Resources (CTR) Systeme, um die heiße Sole zunächst durch eine Reihe geschlossener Rohre und Tanks zu leiten, die Lithium und andere Mineralien extrahieren (mehr dazu bald), bevor sie alles andere schicken wieder unter der Erde.

Wie viel Lithium ist da unten? Für diese Antwort warten alle auf die Ergebnisse einer Studie von Forschern des Lawrence Berkeley National Laboratory und der UC Riverside, die versuchen, das Angebot zu quantifizieren und zu charakterisieren. Laut Michael McKibben, einem Professor für Geologieforschung an der UCR, der das Saltonmeer seit mehr als 50 Jahren erforscht und an dem Bericht mitgearbeitet hat, soll im Juni ein Bericht erscheinen. Aber im Großen und Ganzen, so McKibben, stimmen die Ergebnisse mit früheren Vorhersagen über ein riesiges, lithiumreiches geothermisches Reservoir überein.

„Das Problem bei der Bewertung aller Dinge ist, dass sie sich immer noch in der Entwicklung der Extraktionstechnologie befinden“, sagte McKibben, der selbst Finalist in einem von fünf durch Zuschüsse finanzierten Teams ist, die darum konkurrieren, einen Prozess zu finden, der mit wenig Aufwand das meiste Lithium zum besten Preis erhält keine umweltschäden.

Aus chemischer Sicht, sagte Colwell, sei der Prozess zur Gewinnung von Mineralien aus dem Eintopf des Reservoirs eigentlich nicht so kompliziert. Er scherzt, dass man „fast zu Lowe's gehen“ könnte, um die benötigte Ausrüstung zu besorgen, wobei der gesamte Prozess zur Gewinnung der Sole, zum Auffangen des Dampfes, zum Extrahieren der Mineralien und zum Zurückschicken des Rests in das Reservoir in etwa 40 Minuten abgeschlossen wäre.

„Es kommt darauf an, wie es zusammengesetzt und arrangiert wird“, sagte er. „Das ist die Kunst.“

CTR erhielt seinen ersten großen Vertrauensbeweis im Jahr 2021, als General Motors eine „mehrere Millionen Dollar“-Investition in das Werk des Unternehmens in Salton Sea ankündigte. Damit erhielt der Autogigant die ersten Rechte an jeglichem am Standort produzierten Lithium, da GM seinen Platz ausbauen und stabilisieren möchte, da bereits fünf Chevy-Modelle und ein Cadillac auf der Steuergutschriftsliste des Bundes stehen.

Das für die Optimierungsanlage von CTR gebohrte Bohrloch wird Teil der speziellen Lithiumproduktionsanlage von GM werden. Anstatt eine Testbohrung zu verwenden, hätten sie sich laut Colwell für die Entwicklung einer 12-Millionen-Dollar-Bohrstelle im Produktionsmaßstab entschieden, deren Bohrung 38 Tage in Anspruch nahm und die bis zu 12.000 Tonnen Lithium pro Jahr fördern kann. Auf diese Weise können sie einfach die oberirdischen Anlagen der Optimierungsanlage durch eine großtechnische Anlage ersetzen, die bald in Produktion gehen wird.

Und anstatt zu versuchen, die Dinge für eine größere Skalierung neu zu konstruieren, planen sie laut Colwell, diesen ersten bewährten Aufbau einfach zu replizieren, sodass verschiedene Autohersteller und Batteriehersteller ihre Flaggen in der Nähe ihrer speziellen Bohrlöcher und Anlagen aufstellen können.

Rod Colwell, CEO von Controlled Thermal Sources, am Mittwoch, 19. April 2023, in der Testanlage Hell's Kitchen in der Nähe des Salton Sea in Niland, Kalifornien. (Foto von Jeff Gritchen, Orange County Register/SCNG)

Temperaturmesser in der Hell's Kitchen-Testanlage von Controlled Thermal Sources in der Nähe des Salton Sea in Niland, Kalifornien, am Mittwoch, 19. April 2023. (Foto von Jeff Gritchen, Orange County Register/SCNG)

Hell's Kitchen-Testanlage von Controlled Thermal Sources in der Nähe des Salton Sea in Niland, Kalifornien, am Mittwoch, 19. April 2023. (Foto von Jeff Gritchen, Orange County Register/SCNG)

Solerohre in der Hell's Kitchen-Testanlage von Controlled Thermal Sources in der Nähe des Salton Sea in Niland, Kalifornien, am Mittwoch, 19. April 2023. (Foto von Jeff Gritchen, Orange County Register/SCNG)

Der zweite angekündigte Partner des Unternehmens ist Stellantis, das Jeeps, Chrysler, Fiats und mehr herstellt. Stellantis hat sich verpflichtet, über einen Zeitraum von 10 Jahren bis zu 25.000 Tonnen Lithiumhydroxid in Batteriequalität pro Jahr für den Einsatz in seiner nordamerikanischen Produktion von Elektrofahrzeugen zu kaufen.

Statevolt, ein Startup, das kürzlich 135 Acres in der Gegend gekauft hat, um eine riesige Batterieproduktionsanlage zu bauen, unterzeichnete ebenfalls eine Vereinbarung mit CTR zur Beschaffung von Lithium. Und Colwell sagte, sie seien in Gesprächen mit zwei anderen großen Batterieherstellern, die er hoffentlich bald bekannt geben werde.

Schließlich sagte er, CTR plane, etwa 60 Bohrlöcher zu bohren. Die Hälfte wird für die Gewinnung kochender Sole verwendet, während die andere Hälfte bis zu einer Meile entfernt sein wird, um unerwünschte Mineralien und verbleibendes Wasser so weit in den Untergrund zu injizieren, dass die veränderte Sole nicht mit dem Material, aus dem sie besteht, interagiert seit Jahren extrahieren.

Im Idealfall, so Colwell, könnten sie in Wasser schwebendes Lithium über eine Pipeline direkt an nahegelegene Batteriehersteller schicken. Andernfalls, sagte er, müssten sie das in Flüssigkeit suspendierte Lithium entwässern und eine 85-Millionen-Dollar-Verpackungsanlage bauen, um Säcke mit verarbeitetem Lithium auf Lastwagen zu laden, die über die Interstate 10 fahren, oder auf nahegelegene Bahnstrecken. Anschließend würde es wahrscheinlich per Schiff zu einer Raffinerie oder Batterieanlage gelangen, wo es vor der Verwendung rehydriert werden müsste.

Colwell sagte, der Preis für geothermisches Lithium liege bisher stabil zwischen Lithium aus Hartgesteinsabbau, das mit 9.000 bis 11.000 US-Dollar pro Tonne am teuersten sei, und Lithium aus verdunsteten Teichen, das derzeit etwa 4.000 US-Dollar pro Tonne kostet.

„Wir haben 5.000 bis 6.000 US-Dollar pro Tonne“, sagte er. „Aber wir arbeiten daran.“

Die Nachfrage nach Lithium treibt diese Arbeit heute voran. Aber etwa ein Fünftel der Elemente in einem Periodensystem, das an der Wand eines tragbaren Labors am CTR-Standort befestigt ist, sind rot eingekreist, was darauf hindeutet, dass diese Elemente auch in unterschiedlichen Konzentrationen in der geothermischen Sole des Gebiets vorhanden sind, die etwa 23 % Feststoffe ausmacht.

Emir Salas, leitender Chemiker bei Controlled Thermal Sources, präsentiert am Mittwoch, den 19. April 2023, Sole mit Metallen, die in ihrer Hell's Kitchen-Testanlage in der Nähe des Salton Sea in Niland, Kalifornien, gewonnen wurden. (Foto von Jeff Gritchen, Orange County Register/SCNG )

Sole in verschiedenen Phasen des Extraktionsprozesses in der Hell's Kitchen-Testanlage von Controlled Thermal Sources in der Nähe des Salton Sea in Niland, Kalifornien, am Mittwoch, 19. April 2023. (Foto von Jeff Gritchen, Orange County Register/SCNG)

Einige sind offensichtlich in Gläsern mit raffinierter Salzlake zu finden, die auf einer Labortheke stehen und auf deren Boden sich eine Schicht satten blauen Mangans befindet – das in der fünffachen Konzentration von Lithium vorkommt und in der Stahlherstellung und anderen Industriezweigen benötigt wird. Es gibt auch Zink, das die Anlage von EnergySource bereits aus der nahegelegenen Geothermieanlage gewinnt. Auch Gold und Silber sind dabei. Aber nach Lithium ist Kalium das Element, an dem sie laut Colwell am meisten interessiert sind.

Kalium ist auch ein wichtiger Bestandteil von Düngemitteln, die in weitaus größeren Mengen als in Batterien verwendet werden. Colwell erklärte, dass das meiste Kalium derzeit aus Kanada stamme, da die russischen Quellen seit dem Einmarsch Putins in die Ukraine abgeschnitten seien. Daher sagte Colwell, dass der Verkauf von Kalium eine „unbedeutende Frucht“ sei, die bisher noch nicht einmal in den Finanzen des Unternehmens berücksichtigt sei, obwohl er schätzt, dass sie pro 25.000 Tonnen Lithium eine Million Tonnen Kalium produzieren können.

Sie haben auch Kieselsäure nicht berücksichtigt, die als lästiges Nebenprodukt der meisten Bemühungen zur Mineralgewinnung entsteht. Die Geothermieanlagen in der Gegend zahlen heute für die Deponierung von Quarzsand, sagte Colwell. Aber CTR verdient bereits Geld, indem es seine Quarzsandabfälle an ein nahegelegenes Rüstungsunternehmen verkauft, das daraus kohlenstofffreien Zement herstellt.

„Erst wenn man sich mit einigen dieser anderen Dinge beschäftigt, beginnt es wirtschaftlich wirklich Sinn zu machen“, sagte Colwell.

Das einzige Produkt außer Lithium, das in den Finanzplänen von CTR berücksichtigt wird, ist Geothermie, die sein Unternehmen vor mehr als einem Jahrzehnt hierher brachte.

Selbst nach der Nutzung sauberer geothermischer Energie zur Stromversorgung ihrer eigenen Kraftwerke und anderer Betriebe, die voraussichtlich in der Nähe entstehen werden, geht CTR davon aus, dass noch viel Strom übrig bleibt, den sie auf dem Markt verkaufen können. Ziel ist es, bis Ende 204 mit der Produktion von fast 50 Megawatt erneuerbarer Energie zu beginnen. Bei voller Auslastung könnte der Standort Hell's Kitchen 1.100 Megawatt erreichen, also genug saubere Energie, um etwa eine Million Haushalte mit Strom zu versorgen.

Obwohl die Pläne von CTR groß sind, ist das Unternehmen nur ein Teil eines riesigen Puzzles, das lokale, staatliche und bundesstaatliche Führungskräfte in den nächsten Jahren zusammensetzen wollen, um das Imperial Valley zu verändern.

Konzeptzeichnung des Lithiumgewinnungs-/Batteriecampus von Controlled Thermal Resources im Hell's Kitchen-Gebiet des Salton Sea in Niland, Kalifornien, am Mittwoch, 19. April 2023. (Foto von Jeff Gritchen, Orange County Register/SCNG)

Die Kreuzung von Pound und Davis Roads soll am Mittwoch, dem 19. April 2023, der neue Standort für den Lithiumgewinnungs-/Batteriecampus von Controlled Thermal Resources im Hell's Kitchen-Gebiet des Salton Sea in Niland, Kalifornien, werden. (Foto von Jeff Gritchen, Orange County Register/SCNG)

Die Bundespolitiker sind bestrebt, dass in diesem Gebiet auch Einrichtungen zur Herstellung und zum Recycling von Lithium-Ionen-Batterien angesiedelt werden. Das könnte unsere Abhängigkeit von Ländern wie China verringern, die nationale Sicherheit stärken und sicherstellen, dass wir unsere Pläne zur Sanierung unseres Transportsektors umsetzen können.

Befürworter sagen jedoch, dass Pläne zum Ausbau von Lithium Valley auch bis zu 12.000 neue Arbeitsplätze schaffen könnten (davon 1.400 allein bei CTR), den Bau erschwinglicher Wohnungen ankurbeln und dem seit langem ärmsten Bezirk Kaliforniens neues Leben einhauchen könnten.

„Wenn es richtig gemacht wird, wird diese Anstrengung eine einmalige Chance mit enormem Potenzial für transformatives Wirtschaftswachstum sein, das den am stärksten benachteiligten Einwohnern Kaliforniens familienerhaltende Arbeitsplätze und echte wirtschaftliche Chancen bieten könnte.“

So stellt der Abschlussbericht der Blue Ribbon Commission on Lithium Extraction in Kalifornien dar, der im Dezember veröffentlicht wurde. Der Bericht enthält 15 Empfehlungen für eine verantwortungsvolle Entwicklung. Einige, etwa Forderungen nach einer Straffung der Genehmigungserteilung und der Einführung steuerlicher Anreize, konzentrieren sich auf die Förderung dieser Projekte. Andere, etwa die Forderung nach gesundheitlichen Auswirkungen und Wasserstudien, zielen darauf ab, sicherzustellen, dass diese Projekte den Menschen und der Umwelt in der Region keinen Schaden zufügen.

Probleme mit erhöhten Asthmaraten, ausgelöst durch giftigen Staub aus dem verschmutzten und austrocknenden Meer, seien ein großes Problem für die Bewohner und künftigen Mitarbeiter dieser Unternehmen, sagte Colwell. Deshalb arbeiten sie an einem Plan, um den Staub an ihrem Standort zu reduzieren und in der Nähe Feuchtgebiete zu erschließen, in einem Gebiet, das einst reich an Zugvögeln war.

Wenn man auf einem nahegelegenen ruhenden Vulkan steht, auf der einen Seite das austrocknende Meer und auf der anderen Seite der Dampf aus Reihen geothermischer Kraftwerke strömt, kann man leicht erkennen, wie wichtig es ist, dies richtig zu machen.

Erhalten Sie täglich die neuesten Nachrichten!