Lithiumwinning uit open mijnbouw leidt tot enorme schade aan natuur en landschap. Beter is het om het lichtste metaal in de vorm van pekelwater uit de diepe ondergrond op te pompen. Daarvoor worden nu nieuwe technologieën ontwikkeld waarvan DLA (Direct Lithium Extraction) het verst gevorderd is. Mijnbouwbedrijven passen het al toe in Rijnland-Palts en in Saksen-Anhalt, maar ook in Cornwall. Op termijn liggen er wellicht kansen voor de Belgische Kempen.
Wat is het belangrijkste verschil tussen open mijnbouw en geothermie qua winning van lithium? In één woord: water. Bij de winning worden gigantische hoeveelheden water gebruikt. De meest eenvoudige vorm van winning vindt aan de oppervlakte plaats. In de lithiumdriehoek – bestaande uit Chili, Bolivia en Argentinië, hoog in de Andes – verdampt dat water in enorme bassins en blijft lithium na ruim negen maanden over, met reserves van 25 miljoen ton goed voor meer dan de helft van de wereldwijde productie (de zoutpannen zijn vanuit grote hoogte te zien).
In Europa is de situatie iets anders. Al vanaf de jaren ’10 van deze eeuw bestaan er plannen voor grootschalige open mijnbouw in Covas de Barroso (Noord-Portugal), in het Ertsgebergte (op de grens van Duitsland en Tsjechië) en in de Jadar vallei (aan de Servisch-Bosnische grens). Bij al die plannen speelt vervuiling van zowel het grond- als oppervlaktewater, aantasting van ecosystemen en aanzienlijk meer zwaar transport (van en naar de mijnen) een grote rol.
Bij geothermische winning van lithium is daarvan amper sprake. Voor geothermische toepassingen worden twee putten op twee tot bijna vier kilometer diep in de grond geslagen (een zogenaamd doublet): de ene om water van 75 tot 150 °C naar boven te pompen, de andere om dat water terug te voeren naar de aquifer – een waterhoudende laag tussen twee ondoordringbare gesteenten in – waaruit het was gekomen. Daarmee kan je stoom produceren die daarna een turbine aandrijft. Ook kan je dit pekelwater met behulp van pompen door filters en warmtewisselaars voeren om het, gezuiverd, voor verwarming naar woonwijken te brengen. In beide gevallen wordt het afgekoelde, gebruikte water ook weer teruggevoerd om de druk in de aquifer op hetzelfde niveau te houden. Het ruimtebeslag bij deze vorm van lithiumwinning is meestal minimaal. Ook aantasting van natuur en landschap komt, in vergelijking met open mijnbouw, in veel mindere mate voor.
Rijnland-Palts
Om naast (thermische) energie ook lithium te winnen, is, althans in ruimtelijk opzicht, een kleine stap. In Frankfurt am Main en Landau in der Pfalz, grenzend aan Frankrijk, zijn ze daar al ver mee. Frankfurt am Main geldt al ruim honderd jaar als hart van de Duitse chemie. Chemieconcern Hoechst begon hier, tot het in 2004 werd overgenomen door Aventis (nu Sanofi-Aventis) en vervolgens verder ging als farmaciemultinational. Vandaag de dag is Industriepark Höchst een van de grootste chemische complexen van Europa en biedt het onderdak aan ruim negentig bedrijven.
Een van die bedrijven is Vulcan Energy (met als grootste aandeelhouders automotive fabrikant Stellantis, BNP Paribas en Gina Rinehart, de rijkste vrouw van Australië). Vulcan Energy slaagde erin om, op twee tot drie kilometer diepte onder Landau, tot 95 procent lithium uit pekelwater te halen, een efficiencysucces met aanzienlijk minder waterconsumptie. Voor deze DLE (Direct Lithium Extraction) gebruikt het bedrijf een zelf ontwikkelde adsorbent op basis van aluminium (het verschil tussen een adsorbent en een absorbent is dat een adsorbent andere stoffen aan het oppervlak hecht terwijl een absorbent de andere stoffen juist ín de stof laat doordringen).
Aluminiumgebaseerde adsorbents functioneren volgens experts het beste bij hogere temperaturen. Om dat te bereiken, wordt het pekelwater vaak opgewarmd met behulp van aardgas. Vulcan Energy gebruikt echter de hitte van de geothermische bron zelf, op die manier operationele kosten reducerend en de inzet van fossiele brandstoffen vermijdend. Boren gebeurt volledig elektrisch waardoor het mijnbouwbedrijf de eerste is die dergelijke lithiumwinning als CO2-neutraal kan claimen.
Het halffabricaat is een lithiumchloride-oplossing. In en rond Landau kan dat echter niet tot lithiumcarbonaat, de grondstof voor autobatterijen, worden omgezet: voor de verwerking van chloor zijn jarenlange vergunningstrajecten nodig. Het downstream proces, met name via elektrolyse, vindt daarom ruim honderd kilometer noordelijker plaats, op Industriepark Höchst. Op termijn wil Vulcan Energy het halffabricaat met elektrische vrachtwagens van Landau naar Frankfurt vervoeren, de CO2-voetafdruk nog verder verkleinend.
Inmiddels zit Vulcan Energy vlak voor de levering. Voor fase één van dit ‘Lionheart’ project kreeg het bedrijf toestemming en ruim honderd miljoen euro subsidie van de federale overheid en Rijnland-Pfalz en Hessen. Vulcan wil jaarlijks 24.000 ton lithium produceren, goed voor een half miljoen elektrische voertuigen.
Saksen-Anhalt
Het verhaal van geothermisch lithium gaat echter nog verder, ook in geografisch opzicht. Vorig jaar werden de resultaten bekend van de vierjarige ‘Li+fluid’ studie, uitgevoerd onder leiding van het Fraunhofer IEG (Institut für Energieinfrastrukturen und Geotechnologien). In opdracht van de federale overheid onderzocht het instituut waar de (mogelijke) lithiumvoorraden in Duitsland liggen en hoeveel die bedragen. De cijfers liegen er niet om: in hydrothermale vloeistoffen van de Noord-Duitse laagvlakte – zeg maar ruwweg tussen Bremen/Hannover/Berlijn – zijn hoge concentraties lithium aangetroffen, schommelend tussen de tachtig en bijna vierhonderd milligram per liter. Fraunhofer IEG schat die reserves op 0,39 tot 26,51 miljoen ton in, dus maximaal de hoeveelheid in de befaamde lithiumdriehoek (schattingen over onder meer het debiet en de permeabiliteit zijn buiten beschouwing gelaten).
De Altmark, een historische streek in Saksen-Anhalt die in het oosten door de rivier de Elbe wordt begrensd (vroeger de grens met de voormalige DDR), spant de kroon. Hier liggen de concentraties op 375 milligram per liter op circa twee kilometer diepte. Veel steden in Noord-Duitsland hebben niet alleen al decennia ervaring met geothermische verwarming van woonwijken maar ook met het boren naar fossiele brandstoffen. Zo overlapt de lithiumvergunning van Neptune Energy grotendeels het aardgasveld van Saksen-Anhalt dat in 1969 in gebruik werd genomen.
Neptune Energy kwam eind september 2025 in het nieuws toen het, na succesvolle proefboringen, aankondigde dat men maar liefst 43 miljoen ton LCE (lithiumcarbonaat equivalent) had ontdekt. Volgens Michael Schmidt, wetenschappelijk medewerker bij BGR (Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe), kan je daar vraagtekens bij stellen. ‘Het cijfer is hoog en heeft betrekking op hulpbronnen, niet op economisch exploiteerbare reserves. Het potentieel in het Noord-Duitse bekken is al sinds de DDR-periode bekend. De schattingen moeten nog naar reserves worden omgezet. Daarnaast spelen er kwesties als vergunningprocedures, financiering, afnemers van het product en politieke steun’, aldus Schmidt in een interview met Mitteldeutsche Rundfunk.
© Alms et al., European Geothermal Congress, Berlijn, oktober 2022. Hydrothermisch potentieel (de kleur geeft de temperatuur aan) met de hoogst gemeten concentratie lithium per locatie.
Hoe dan ook, Neptune wil lithium ophalen via een nieuw soort DLE van Geolith, een Franse start-up. In tegenstelling tot Vulsorb of ionenuitwisseling gaat Geolith uit van Li-Capt, een nieuw materiaal dat lithiumionen, op elke temperatuur, uit het pekelwater inkapselt en andere stoffen uitsluit. Neptune Energy stelt dat men vanaf 2028 via deze technologie jaarlijks 25.000 ton lithiumcarbonaat kan opwerken (mits aan Schmidts randvoorwaarden wordt voldaan).
Cornwall
Aan de overzijde van het Kanaal heeft Cornish Lithium in 2022 Li-Capt toegepast bij de testen voor lithiumwinning bij Chacewater, een mijnwerkersdorp in Cornwall. Al sinds de Bronstijd werd in deze streek koper en tin gewonnen, vanaf de Middeleeuwen tot de 18de eeuw gold in Cornwall en het aanliggende Devon de ‘stannary law’, speciale wetten voor tinwinning (‘stannum’ betekent ‘tin’ in het Latijn). De overblijfselen van oude tinwinning zijn nog altijd in beide graafschappen te zien.
Bij Cornish Lithium, opgericht in 2016, lopen momenteel twee projecten: de een voor traditionele lithiumwinning uit verpulverd gesteente uit de vroegere Trelavour Downs mijn, de ander voor DLE uit geothermisch water op twee kilometer diepte onder Cross Lanes (bijna twee mijl zuidwestelijk van Chacewater). Dat water bevat 220 tot 260 milligram lithium per liter en weinig magnesium, wat zuivering aanzienlijk makkelijker maakt. Begin 2025 heeft de onderneming toestemming gekregen voor fase één van het Cross Lanes project, exploratieboringen voor lithium die tevens een aantal woningen en bedrijven in de plattelandsstreek van warmte kunnen voorzien. Fase twee omvat een demonstratieproject van jaarlijks 10.000 ton lithium voor batterijfabrikanten en de automotive-industrie. Als dat project succesvol is, wil Cornish Lithium de upstream en downstream processen samenbrengen in een commerciële lithiumfabriek.
Nederland en België
Maar hoe staat het dan met de kansen voor geothermisch lithium in Nederland? Hier zijn toch ook aardwarmteprojecten? Eind vorig jaar stond de teller al op ruim twintig, vooral in de glastuinbouw, terwijl er pakweg honderd in de pijplijn zitten. Kan er bij het oppompen van heet water, op drie tot vier kilometer diepte, geen lithium worden gewonnen? Het antwoord is teleurstellend. In opdracht van het Ministerie van EZK heeft Energiebeheer Nederland daar in 2023 onderzoek naar verricht. Concentraties van lithium in geothermisch water – op de drie beste locaties – liggen op maximaal 24 milligram per liter. Bij een doorsnee debiet van 250 kuub per uur kan daaruit slechts 220 ton LCE per jaar worden gewonnen. Dat dekt amper de kosten voor upstream bij huidige marktprijzen, laat staan als je die voor downstream erbij optelt.
In de Belgische Kempen zijn de omstandigheden iets beter. De Vlaamse start-up Hita (IJslands voor ‘hitte’) stuitte bij metingen in Mol in 2023 op concentraties van 100 milligram lithium per liter in diepe grondwaterlagen. Dat is minder dan in de Noord-Duitse laagvlakte, in Rijnland-Palts of Cornwall maar wel meer dan in Nederlandse formaties. Of die concentratie via DLE of andere extractiemethoden – als omgekeerde osmose of membraanfiltratie – ook op termijn commercieel gewonnen kan worden, is echter maar de vraag.
