Lithium, césium, ou encore de l'or, en plus de l'énergie, les eaux géothermiques peuvent contenir des trésors minéraux. Dans le projet de recherche BrineMine, des chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) veulent exploiter ce potentiel et soutenir l'exploitation minière durable au Chili. Avec leurs partenaires, ils développent des stratégies et des méthodes pour extraire les ressources minérales directement dans les centrales géothermiques. Ici, non seulement l'énergie et les minéraux doivent être extraits, mais aussi de l'eau potable. Des étapes importantes du processus ont déjà été testées avec succès dans une usine de démonstration.

Les ressources minérales du Chili sont d'une grande importance pour l'Allemagne. Selon les statistiques de la Banque mondiale, des milliers de tonnes de minéraux précieux sont importés du pays d'Amérique du Sud chaque année, y compris les matières premières pour les batteries lithium-ion. Mais leur extraction pose des problèmes écologiques et sociaux :« L'utilisation des ressources limitées en eau douce du nord du Chili pour l'exploitation minière alimente régulièrement des conflits avec la population locale, " déclare le professeur Thomas Kohl de l'Institut des géosciences appliquées du KIT (AGW). " Le nord du Chili est l'une des régions les plus sèches de la planète, mais possède d'importantes ressources géothermiques. Avec un nouveau type de plante, il est non seulement possible de produire de l'électricité d'une manière respectueuse du climat, mais aussi pour extraire à la fois de l'eau potable et même des ressources minérales." L'équipe AGW de BrineMine, un projet de recherche germano-chilien, développe les stratégies et les technologies nécessaires.

AGW a une longue histoire de coopération dans le domaine de la recherche géothermique au Chili. Son partenaire principal est le Centro de Excelencia en Geotermia de Los Andes (CEGA). "BrineMine démontre à quel point la coopération entre les institutions chiliennes et allemandes fonctionne bien, " dit le professeur Diego Morata, directeur du CEGA. "Le développement durable, obtenu par la combinaison de la géothermie et de l'exploitation minière verte, peut profiter aussi bien à l'Europe qu'à la région andine."

Première centrale de démonstration sur le Graben du Rhin supérieur

Une partie de l'initiative de recherche transdisciplinaire est consacrée au potentiel géochimique et géothermique des puits thermiques au Chili afin d'identifier des sites appropriés. Une étude de données est en cours pour déterminer le potentiel des matières premières en mettant l'accent sur les champs thermiques du désert d'Atacama. En outre, l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire (ISE) participe au projet BrineMine en développant la technologie de l'installation pour une utilisation industrielle ultérieure. Il est basé sur une nouvelle chaîne de processus :d'abord, la chaleur de la saumure géothermique est utilisée pour la récupération d'énergie. Le liquide refroidi, qui a une concentration relativement faible, est ensuite pré-concentrée par osmose inverse; à la fois, l'eau potable est obtenue. Le concentré de saumure est ensuite encore concentré par distillation sur membrane jusqu'à ce qu'il soit saturé. « L'énergie thermique nécessaire à l'ensemble du processus peut être directement couverte par la chaleur excédentaire du processus de la centrale électrique, " explique le chef de projet Dr. Joachim Koschikowski de l'ISE. " Nous avons déjà installé une centrale de démonstration dans une centrale géothermique dans le Graben du Rhin supérieur et intégré avec succès des composants clés dans les opérations en cours de la centrale. "

Optimisation des processus pour l'extraction de matières premières

La plupart des étapes du processus sont basées sur des méthodes éprouvées, mais ils n'ont jamais été combinés de cette façon. Des recherches approfondies sont nécessaires, car, par exemple, la concentration et le refroidissement augmentent le risque de dépôts de silicate. « Les stratégies conventionnelles d'élimination des silicates nuiraient grandement à l'extraction des ressources. Sans traitement de l'eau, les composants techniques de l'installation seraient endommagés, " explique Valentin Goldberg de KIT's AGW. Les chercheurs ont trouvé une solution viable en modifiant la valeur du pH de la saumure et en ajoutant des cations divalents (par exemple du calcium ou du magnésium). " Notre méthode d'élimination des silicates est rapide et efficace. Plus important encore, il n'a pas d'impact négatif sur l'extraction des matières premières, " dit Goldberg. Les chercheurs décrivent cette nouvelle approche dans le Géothermie journal.

Avant que les premières usines puissent être installées au Chili, d'autres détails sur le processus doivent être clarifiés. En outre, des modèles spécifiques de fonctionnement économique sont également en cours d'élaboration.