Infolge der Energiewende und der damit einhergehenden Elektrifizierung steigt die Nachfrage nach mineralischen Rohstoffen weltweit. Um den steigenden Rohstoffbedarf in Zukunft zu decken sowie den Herausforderungen bei der Rohstoffversorgung entgegen zu kommen, gilt es anstelle der konventionellen Gewinnung stattdessen auf Zukunftstechnologien zurückzugreifen.
Bei Lithium handelt es sich um ein weiches, silberweißes Metall aus der Gruppe der Alkalimetalle. Bei Raumtemperatur stellt Lithium das leichteste aller festen Elemente dar und weist innerhalb der Alkalimetalle den höchsten Schmelz- und Siedepunkt sowie das höchste elektrochemische Potenzial auf. Somit ermöglicht der Rohstoff sehr hohe Energie- und Stromdichten bei einem Einsatz in Batterien. Darüber hinaus weist Lithium die höchste spezifische Wärmekapazität von Feststoffen und eine geringe Dichte (0,53 g/cm³) auf. Damit ist Lithium für den langen Gebrauch in kleinen und leichten Batterien besonders gut geeignet.
Während Lithium ursprünglich hauptsächlich in der Keramik- und Glasindustrie verwendet wurde, steigt heutzutage die Verwendung in Lithiumionen-Akkus, sowohl in der Unterhaltungselektronik als auch in der Elektromobilität.
Die aktuell wirtschaftlichsten Quellen für Lithium weltweit sind Festgesteinsvorkommen (Erze) und stark salzhaltige Solen (Salzseen). Auch Fluss- und Meerwasser kann Lithium in gelöster Form enthalten, allerdings sind die Konzentrationen hier meist sehr gering (3 bzw. 180 µg/L). Eine vielversprechende und nachhaltige Alternative der Lithiumgewinnung stellen darüber hinaus geothermische Tiefenwässer dar. Je nach Lokalität können hier Lithiumgehalte von bis zu 200 mg/L nachgewiesen werden. In Deutschland eignen sich hierfür besonders die Tiefenwasservorkommen des Oberrheingrabens und des Norddeutschen Beckens.
Die derzeitige globale Lithiumproduktion stammt im Wesentlichen aus drei Förderländern, darunter Australien, Chile und Argentinien. Während in Australien das Lithium bergmännisch aus Erzen abgebaut wird, erfolgt die Lithiumgewinnung in südamerikanischen Ländern durch die intensive Verdunstung stark salzhaltiger Solevorkommen. Problematisch ist jedoch, dass die konventionelle Lithiumgewinnung meist mit erheblichen Umweltbeeinträchtigungen einhergeht, wie beispielsweise die Entwicklung von Treibhausgasemissionen im bergmännischen Abbau oder ein hoher Wasserverbrauch durch die Verdunstung der Sole.
Eine nachhaltige Alternative stellt hierbei die Co-Produktion von Lithium aus geothermischen Tiefenwässern dar. Dabei wird die Rohstoffgewinnung in einen bestehenden Anlagen- bzw. Kraftwerksbetrieb mit eingebunden und erfolgt im Anschluss an die Wärmeabgabe für die Strom- bzw. Wärmeerzeugung an einer geothermischen Anlage. In Deutschland stehen besonders die Tiefenwässer des Oberrheingrabens und des Norddeutschen Beckens im Vordergrund, da hier Lithiumgehalte von bis zu 200 mg/L nachgewiesen werden konnten. Mehrere Forschungsvorhaben untersuchen aktuell verschiedene Extraktionsstrategien des Lithiums aus dem Thermalwasser, Beispiele hierfür sind etwa das Forschungsprojekt UnLimited und das Li+Fluids-Projekt. Auch außerhalb Deutschlands wird die Lithiumgewinnung aus Geothermie untersucht, erste Erfolge konnten hierbei bereits durch die beiden französischen Unternehmen ÉS Geothermie (Projekt EuGeLi) und Geolith erzielt werden.