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Os poços geotérmicos no Vale do Alto Reno poderiam oferecer uma fonte constante de lítio durante décadas, ajudando a transição da Europa para a neutralidade climática. Esta imagem é uma imagem do vídeo abaixo que mostra a propagação de água termal pobre em lítio ao redor do poço de injeção ao longo da zona de falha após 30 anos. Crédito: Valentin Goldberg e Fabian Nitschke
Os pesquisadores veem uma perspectiva de longo prazo para a extração de lítio em usinas geotérmicas.
Os poços geotérmicos existentes no Vale do Alto Reno permitiriam a extracção fiável de lítio durante várias décadas sem que estas fontes secassem. Este é o resultado de análises de dados recentes feitas por pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT). Os resultados são reportados em Energias.
Extração geotérmica de lítio no Vale do Alto Reno
No caminho para a neutralidade climática, a Europa necessitará de grandes quantidades de lítio para sistemas de armazenamento de baterias. Até agora, porém, a sua participação no volume mundial de extração de lítio foi de apenas 1%. Por esse motivo, pesquisadores do KIT estudam formas de extrair lítio de fontes geotérmicas.
“Em teoria, as centrais geotérmicas no Vale do Alto Reno e na Bacia do Norte da Alemanha poderiam cobrir entre 2 e 12 por cento da procura anual de lítio da Alemanha”, afirma Valentin Goldberg, do Instituto de Geociências Aplicadas (AGW) do KIT.
Com sua equipe, ele calculou esse potencial com base em uma extensa análise de dados. No entanto, não está claro por quanto tempo a extração será possível. Outro estudo dos pesquisadores oferece agora uma perspectiva otimista. “De acordo com as nossas descobertas, a extração de lítio será possível durante muitos anos com baixo custo ambiental”, diz Goldberg.
“O modelo desenvolvido para o nosso estudo descreve a extração de lítio no Vale do Alto Reno. Mas os parâmetros são escolhidos de forma que também possam ser transferidos para outros sistemas conjuntos.”
Espalhamento de água termal pobre em lítio ao redor do poço de injeção ao longo da zona de falha após 30 anos. Crédito: Valentin Goldberg e Fabian Nitschke
Modelagem da produção geotérmica de lítio
A extração de lítio de águas termais não é um tipo convencional de mineração. É por isso que nenhum método convencional pode ser aplicado para análise.
“O lítio dissolvido na água existe numa rede amplamente ramificada de juntas e cavidades na rocha. No entanto, só pode ser acedido em determinados pontos através de poços individuais”, afirma o Dr. Fabian Nitschke, AGW, que também esteve envolvido neste estudo. “A dimensão do reservatório, portanto, depende da quantidade de água que pode ser acessada hidraulicamente por meio de poços.”
Para calcular o potencial de produção de lítio, os pesquisadores tiveram que considerar o volume potencial de extração de água, sua concentração de lítio e a extração de lítio por unidade de tempo.
“Utilizamos um modelo de transporte dinâmico adaptado às condições subterrâneas do Vale do Alto Reno. Acopla processos térmicos, hidráulicos e químicos. Modelos semelhantes são conhecidos na indústria de petróleo e gás, mas ainda não foram aplicados ao lítio”, ressalta Nitschke.
Ao utilizar energia geotérmica, a água extraída é bombeada de volta para o solo através de um segundo furo. Os pesquisadores queriam descobrir se a concentração de lítio nas águas profundas diminui com o tempo. Os resultados mostram que a concentração de lítio no furo de extracção diminui entre 30 a 50 por cento no primeiro terço do período de investigação de 30 anos, à medida que as águas profundas são diluídas pela água devolvida. Então, a concentração de lítio permanece constante.
“Isso pode ser atribuído ao sistema de juntas abertas que fornece continuamente águas profundas e frescas de outras direções”, diz Nitschke. A modelagem sugere que a extração contínua de lítio será possível durante décadas: “Na verdade, a extração deste recurso não convencional mostra o comportamento cíclico clássico. Os rendimentos da extração de hidrocarbonetos ou da mineração de minério também são mais altos no início e depois começam a diminuir gradualmente.”
Investimento sensato num futuro sustentável
Thomas Kohl da AGW, que dirige as atividades de pesquisa correspondentes como Professor de Energia Geotérmica e Tecnologia de Reservatórios, considera os resultados da pesquisa outro argumento a favor de um amplo uso da energia geotérmica.
“Já sabíamos que as fontes geotérmicas podem fornecer energia renovável com capacidade de base durante décadas. Nosso estudo revela agora que uma única usina de energia no Vale do Alto Reno poderia cobrir adicionalmente até 3% do consumo anual de lítio alemão.” O grupo de Kohl está agora a trabalhar em soluções para implementação prática.
Recentemente, publicou um estudo em Dessalinização sobre o tratamento preliminar de água termal para extração de recursos. “O próximo passo agora é transferir esta tecnologia para a escala industrial”, diz Kohl.
Referências:
“Desafios e oportunidades para extração de lítio de sistemas geotérmicos na Alemanha – Parte 3: O retorno da salmoura de extração” por Valentin Goldberg, Ali Dashti, Robert Egert, Binil Benny, Thomas Kohl e Fabian Nitschke, 9 de agosto de 2023, Energias.
DOI: 10.3390/en16165899
“Desenvolvimento de uma estratégia contínua de tratamento de sílica para processos de extração de metal em usinas geotérmicas em operação” por Valentin Goldberg, Daniel Winter, Fabian Nitschke, Sebastian Held, Florian Groß, Daniel Pfeiffle, Jörg Uhde, Diego Morata, Joachim Koschikowski e Thomas Kohl, 15 de junho 2023, Dessalinização.
DOI: 10.1016/j.desal.2023.116775