Prospects of lithium extraction from geothermal brines and evaporite deposits in Poland

• Autorzy: Razowska-Jaworek Lidia , Burliga Stanisław , Belzyt Szymon , Tomaszewska Barbara

Identyfikatory

DOI

10.7306/2025.29

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Due to the growing demand for lithium mainly related to the increase in the production of lithiumion batteries used in electric or hybrid vehicles and in portable electronic equipment, and to a lesser extent also in other strategic fields (military, nuclear technologies), new lithium deposits are being searched for in many countries, as well as possibilities of extracting this metal from brines or evaporites. As a result, its global resources have doubled in the last six years, and, in 2020, lithium was included on the list of critical raw materials to the European Union economy. No lithium deposits have been identified in Poland yet, and all domestic demand is imported. The article provide an overview of lithium deposits and the prospects for lithium extraction from various types of minerals and brines in Poland, focusing on the possibility of recovery of lithium from marine evaporite deposits and geothermal brines. Among the evaporite deposits, the Upper Permian (Zechstein) evaporites deserve special attention, while among the brines, there are deep brine horizons in the Lower Permian Basin in western Poland, which is a continuation of the North German Basin, as well as the area of the Fore-Sudetic Homocline, and brines in the Zechstein carbonate formations, where numerous active or abandoned natural gas deposits are located. Analysis of available databases of deep boreholes, mine waters and geothermal facilities in Poland, shows that out of 816 physicochemical analyses of water in which the lithium content was determined, only in 13 cases its value exceeded 50 mg/l. The maximum content of 290 mg/l was recorded in brine from Permian from a depth of 3614 m in the Wyrzysk IG 1 borehole. It is recommended to explore the possibility of lithium recovery from evaporite deposits and geothermal brines in Poland. In addition to lithium, such research should cover other raw materials, including: boron, arsenic, magnesium, potassium, strontium, cesium, bromine, iodine and rubidium, because co-recovery is always more profitable than the recovery of a single element. Simultaneous energy production from thermal waters should be necessarily considered, because mineral recovery technologies are expensive and energy-consuming. This energy could also be sold, which would increase the profitability of the recovery installation.

Słowa kluczowe

EN

lithium; CRM; lithium extraction; geothermal brines; evaporites; gas fields

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Przegląd Geologiczny
• Rocznik: 2025
• Tom: Vol. 73, nr 3
• Strony: 297--304
• Opis fizyczny: Bibliogr. 51 poz., fot., map., tab.

Twórcy

autor

Razowska-Jaworek Lidia

• Polish Geological Institute - National Research Institute, Upper Silesian Branch, Królowej Jadwigi 1, 41-200 Sosnowiec, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-9834-8491

autor

Burliga Stanisław

• University of Wrocław, Institute of Geological Sciences. Department of Structural Geology and Geological Mapping, pl. M. Borna 9, 50-204 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-2146-4272

autor

Belzyt Szymon

• University of Wrocław, Institute of Geological Sciences. Department of Structural Geology and Geological Mapping, pl. M. Borna 9, 50-204 Wrocław, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1633-4035

autor

Tomaszewska Barbara

• AGH University of Krakow, Faculty of Geology, Geophysics and Environmental Protection Department of Energy Resources, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-4780-1580

Bibliografia

• 1. ALMS K., HEINELT M., GROENEWEG A. 2025 - Lithium prospectivity and capacity assessment in Northern Germany. Geothermic s, 127, 103207.
• 2. BALARAM V., SANTOSH M., SATYANARAYANAN M., SRINIVAS N., GUPTA H. 2024 - Lithium: a review of applications, occurrence, exploration, extraction, recycling, analysis, and environmental impact. Geoscience Frontiers, 15/8; https://doi.org/10.1016/j.gsf.2024.101868
• 3. BROWN T., WALTERS A., IDOINE N., GUNN G., SHAW R.A. 2016 - Lithium Profile. British Geological Survey; https://www.bgs.ac.uk/news/mineral-profile-lithium/
• 4. BOJARSKI L. 1996 - Atlas hydrochemiczny i hydrodynamiczny paleozoiku i mezozoiku oraz ascenzyjnego zasolenia wód podziemnych na Niżu Polskim (in Polish). Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
• 5. BOJARSKI L., SOKOŁOWSKI A., SOWIŃSKI Z., CHEŁMIŃSKI J., GEJ K. 1996 - Baza danych opróbowań głębokich otworów wiertniczych z uwzględnieniem wyników złożowych, hydrodynamicznych i hydrochemicznych z obszaru Niżu Polskiego (in Polish). Archiwum CAG no. 87872, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa. BRINERIS, 2025 - BrineRIS - Brines of RIS countries as a source of CRM and energy supply: the project’s website: https://brineris.pwr.edu.pl/
• 6. CZAPOWSKI G., TOMASSI-MORAWIEC H., HANDKE B., WACHOWIAK J., PERYT T.M. 2022 - Trace elements and mineralogy of Upper Permian (Zechstein) potash deposits in Poland. Applied Sciences, 12, 7183; https://doi.org/10.3390/app12147183
• 7. FIJAŁKOWSKA A., KUROWSKI R., CZAPLICKA M. 2008 - Polska baza surowcowa litu w kontekście światowych tendencji produkcji węglanu litu z solanek i litonośnych wód termalnych (in Polish). Rudy i Metale Nieżelazne, 53 (9): 548-554.
• 8. GAJDA E. 1959 - Rozpowszechnienie litu w pegmatytach Karkonoszy (in Polish). Sprawozdanie z pracy za rok 1959. Archiwum CAG no. 4521/224, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
• 9. GALLUP D.L. 1998 - Geochemistry of geothermal fluids and well scales, and potential for mineral recovery. Ore Geology Reviews, 12 (4): 225-236.
• 10. GARRET D.E. 2004 - Handbook of Lithium and Natural Calcium Chloride. Elsevier.
• 11. GOURCEROL B., SANJUAN B., MILLOT R., RETTENMAIER D., JEANDEL E., GENTER A., BOSIA C., ROMBAUT A. 2024 - Atlas of lithium geothermal fluids in Europe. Geothermics, 119.
• 12. KABATA-PENDIAS A. 1997 - Geochemia litu (in Polish). Zeszyty Problemowe Postępów nauk Rolniczych, 448a: 181-187.
• 13. KOWALEWSKA I.E., WORSA-KOZAK M. 2024 Legal aspects of lithium recovery from geothermal brine - Pyrzyce Geothermal Plant case study. Mining Science, 31, 163181; https://doi.org/10.37190/msc243109
• 14. KOZŁOWSKI A. 2002 - Lithium in rock-forming quartz in the northern contact zone of the Karkonosze massif SW Poland. Mineralogical Society of Poland - Special Papers, 20: 120-123.
• 15. KRZAK M., GAŁAŚ A., KRÓL K. 2021 - Tantalum market at the beginning of the 21st century (in Polish with English summary). Przegląd Geologiczny, 69 (4): 234-243.
• 16. LEE K.J. 2022 - Potential of petroleum source rock brines as a new Source of Lithium: insights from basin-scale modeling and local sensitivity analysis. Energy Reports, 8: 56-68; https://doi.org/10.10166/j. egyr.2021.11.279
• 17. MACIOSZCZYK A., DOBRZYŃSKI D. 2002 - Hydrogeochemia strefy aktywnej wymiany wód podziemnych (in Polish). Wydaw. Naukowe PWN, Warszawa.
• 18. MALISZEWSKA A., JACKOWICZ E., KUBERSKA M., KIER- SNOWSKI H. 2016 - Lower Permian (Rotliegend) rocks of western Poland - a petrographic monograph (in Polish with English summary). Prace Państwowego Instytutu Geologicznego, 202: 1-115.
• 19. MARGARIDO F., VIECELI N., DURAO F., GUIMARAES C., NOGUEIRA C.A. 2014 - Minero-metallurgical processes for lithium recovery from pegmatitic ores. Comunicacoes Geologicas, 101: 795-798.
• 20. MAZUREK S., BURLIGA S., WIŚNIEWSKI A., STASZCZAK W., MISIEK Ł., KURDEK D., BARTŁOMIEJCZAK G. 2016 - Dodatek nr 2 do dokumentacji geologicznej złoża soli kamiennej „Kłodawa 1”, gminy Kłodawa, Olszówka, pow. kolski, woj. Wielkopolskie (in Polish). Archiwum CAG no. 3420/2017, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
• 21. MENDS E.A.A., CHU P. 2023 - Lithium extraction from unconventional aqueous resources. A review on recent technological development for seawater and geothermal brines. Journal of Chemical Engineering, 11 (5), 110710; https://doi.org/0.1016/j.jece.2023.110710
• 22. MERTINEIT M., SCHRAMM M. 2019 - Lithium occurrences in brines from two German salt deposits (Upper Permian) and first results of leaching experiments. Minerals, 9, 766; https://doi.org/103390/min9120766
• 23. NEUPANE G., WENDT D.S. 2017 - Potential economic values of minerals in brines of identified hydrothermal systems in the US. GRC Transactions, 41.
• 24. ONNEKEN J., SCHRAMM M., HAMMER J. 2017 - Contribution to mineralogy and geochemistry of Tonmittelsalz (z3TM) and Tonbrockensalz (z4TS) in the German Zechstein. Przegląd Solny/Salt Review, 13: 94-106.
• 25. ONNEKEN J., SCHRAMM M., HAMMER J. 2018 - Mineralogy and geochemistry of the Tonmittelsalz (z3TM) and Tonbrockensalz (z4TS) as “zuber” equivalents in the German Zechstein (Upper Permian). Geological Quarterly, 62 (4): 896-916; http://dx.doi.org/10.7306/ gq.1446
• 26. PIECZKA A., GOŁĘBIOWSKA B., SKOWROŃSKI A. 2003 - Ferrisicklerite and other phosphate minerals from the Lutomia pegmatite (SW Poland, Lower Silesia, Góry Sowie Mts). International Symposium on Light Elements in Rock-forming Minerals, Nové Místo na Moravi, Czech Republic, Book of abstracts: 63-64.
• 27. PIECZKA A., SZEŁĘG E., SZUSZKIEWICZ A., ŁODZIŃSKI M., NEJBERT K., TURNIAK K., ILNICKI S., BANACH M., MICHAŁOWSKI P., RÓŻNIAK R. 2010 - Lithium pegmatite from the DSS Piława Górna mine, Góry Sowie Block, south-western Poland. Mineralogia - Special Papers, 37: 99.
• 28. RAZOWSKA-JAWOREK L., BĘDKOWSKI Z., DRZEWICZ P., KACZOROWSKI Z., KARPIŃSKI M., KONIECZYŃSKA M., PASTERNAK M., SOKOŁOWSKI K., WYSOCKA I. 2021 - Wstępna analiza możliwości pozyskiwania metali i pierwiastków z wód podziemnych. Raport końcowy realizacji zadania w ramach „Wsparcia działań Głównego Geologa Kraju w zakresie prowadzenia Polityki Surowcowej Państwa” (in Polish). Archiwum CAG no. 1419475, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
• 29. RAZOWSKA-JAWOREK L., PASTERNAK M., KARPIŃSKI M.,
• 30. BĘDKOWSKI Z., KACZOROWSKI Z., WYSOCKA I., DRZEWICZ P. 2022 - Preliminary assessment of the possibilities of obtaining valuable elements from mine waters and thermal and medicinal waters in Poland (in Polish with English summary). Przegląd Geologiczny, 70: 435-448; https://doi.org/10.7306/2022.13
• 31. REGENSPURG S., FELDBUSCH E., NORDEN B., TICHOMIROWA M. 2016 - Fluid-rock interactions in a geothermal Rotliegend/Permo- Carboniferous reservoir (North German Basin). Applied Geochemistry, 69: 12-27.
• 32. SANJUAN B., GOURCEROL B., MILLOT R., RETTENMAIER D., JEANDEL E., ROMBAUT A. 2022 - Lithium-rich geothermal brines in Europe: An up-date about geochemical characteristics and implications for potential Li resources. Geothermics, 111, 102385.
• 33. SHAO P., HOU H., WANG W., QIN K., WANG W. 2022 - Distribution and enrichment of Al-Li-Ga-REEs in the High-Alumina coal of the Datong Coalfield, Shanxi Province, China. Ore Geology Reviews, 140 (117), 104597; https://doi.og/10.1016/j.oregeorev.2021.104597
• 34. SZAMAŁEK K., SZUFLICKI M., MIZERSKI W. (eds.) 2020 - Bilans perspektywicznych kopalin Polski wg stanu na 31.12.2018 r. (in Polish). Państwowy Instytut Geologiczny - PIB, Warszawa.
• 35. SZLUGAJ J., RADWANEK-BĄK B. 2022 - Lithium sources and their current use. Gospodarka surowcami mineralnymi - Mineral Resources Management, 38 (1): 61-88; https://doi.og/10.24425/gsm.2022.140613
• 36. SZPAKIEWICZ M. 1983 - Formation of chemical composition of brinls in sedimentary basins of the Polish Lowland (in Polish with English summary). Kwartalnik Geologiczny, 27 (4): 781-796
• 37. TOMASSI-MORAWIEC H. 2019 - Geochemistry and development of Upper Permian (Zechstein) zuber rocks from Poland (in Polish with English summary). Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 477: 69-122; https://doi.org/10.7306/bpig.49
• 38. TOMASZEWSKA B. (ed.) 2018 - Pozyskanie wód przeznaczonych do spożycia oraz cieczy i substancji balneologicznych w procesie uzdatniania wód geotermalnych (in Polish). IGSMiE PAN Publishing House, Kraków.
• 39. ULIASZ-MISIAK B. 2016 - Wody towarzyszące złożom węglowodorów jako potencjalne źródło jodu, litu i strontu. Gospodarka Surowcami Mineralnymi - Mineral Resources Management, 32 (2): 31-44; https://doi.org/10.1515/gospo-2016-0012
• 40. VALKOVIC V. 1983 - Trace Elements in Coal. CRC Press, 304.
• 41. WACHOWIAK J. 2016 - Lithostratigraphy and geochemistry of the Zechstein Salt Series of the Mogilno Salt Dome drilled through by borehole M-35 (in Polish with English summary). Przegląd Solny / Salt Review, 12: 114-126.
• 42. WACHOWIAK J., KASPRZAK A. 2014 - Mineralogical, geochemical and isotopic characteristics of brine from the outflow from borehole M-32, Mogilno Salt Dome (in Polish with English summary). Przegląd Solny / Salt Review, 10: 39-48.
• 43. WINNICKI J., BATORSKA-GABRYŚ W., PIETRZOK B., TABOR A., HAJDA D., NOWAK S., GĘDŁEK W. 1965 - Określenie zasobów i opracowanie mapy występowania litu w węglach (in Polish). Sprawozdanie z prac wykonanych w roku 1965. Archiwum CAG no. 4728/1493, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
• 44. http://spd.pgi.gov.pl/PSHv8/Psh.html
• 45. http://geologia.pgi.gov.pl
• 46. http://otworywiertnicze.pgi.gov.pl
• 47. http://geoportal.pgi.gov.pl/portal/page/portal/midas
• 48. http://dokumenty.pgi.gov.pl/wyszukiwarka/
• 49. http://geologia.pgi.gov.pl/arcgis/apps/MapSeries/index.html?appid=8d14826a895641e2be10385ef3005b3c
• 50. https://pubs.usgs.gov/publication/mcs2024
• 51. https://www.nasdaq.com/articles/lithium-market-forecast-top-trends-lithium-2025

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).