Le sous-sol du Fossé rhénan est naturellement favorable à la géothermie. Dans cette région, la croûte terrestre est plus fine qu’ailleurs, ce qui permet à la chaleur du manteau terrestre d’être plus proche de la surface. On trouve ainsi de l’eau très chaude à des profondeurs moins importantes que dans d’autres régions.
Cette eau provient de la pluie infiltrée au fil du temps, qui s’est mélangée à des résidus très salés d’anciennes mers. Ces résidus sont restés piégés dans les sédiments, c’est-à-dire des couches de roches formées par l’accumulation de calcaires, d'argiles et d'autres matériaux au fond des mers ou des lacs, il y a des millions d’années. Ce mélange constitue une eau géothermale (aussi appelée « saumure ») dont la température peut atteindre 225°C au plus profond. 

Lithium de France mène des campagnes d’exploration du sous-sol sur le périmètre des Permis Exclusifs de Recherches (PER) qui lui ont été octroyés par l’État. 

Ces campagnes permettent de cartographier le sous-sol et de déterminer les zones les plus propices à la production de chaleur et lithium géothermal. Le choix d’un site de forage dépend ensuite de plusieurs critères, parmi lesquels : 

• la proximité avec le réservoir d'eau géothermale ciblé, pour permettre des trajectoires de puits optimisées ;
• la localisation par rapport aux zones naturelles protégées, la présence de cours d’eau et la distance par rapport aux zones résidentielles.

Un doublet géothermique se compose d’un puits producteur, utilisé pour extraire la saumure du sous-sol, et d’un puits injecteur, utilisé pour réinjecter la saumure une fois libérée de ses calories. Le chantier de forage de deux puits se déroule sur environ 12 mois, pendant lesquels un appareil de forage, aussi appelé « rig », est présent sur site 6 à 8 mois. Il se découpe en plusieurs étapes : 

1. Préparation de site (env. 4 mois) : travaux destinés à préparer, installer et construire des éléments de surface nécessaire au forage (terrassement, branchement au réseau électrique et au réseau d'eau, etc.). Ces éléments sont conçus dans les règles de l’art pour garantir une étanchéité maximale. 
2. Montage de l’appareil de forage (env. 1 mois) : une fois la plateforme prête, l’appareil de forage est installé. 
3. Forage et tests des puits (env. 7 mois).  

Les tests de puits permettent de vérifier la circulation dans un puits et entre les deux puits, et d’évaluer la température et la quantité de chaleur qui peut être extraite.
Durant les tests de puits, des dégagements de vapeur d’eau peuvent survenir sur de courtes périodes, sous forme de panaches visibles. Ces panaches de vapeur d’eau ne présentent pas de risques pour la santé. 

Les fluides de forage (aussi appelés « boues de forage ») sont des mélanges liquides utilisés pendant le forage pour remplir l’espace laissé par la roche retirée. Ils permettent de maintenir les parois du puits stables, de contrôler la pression dans le puits, de lubrifier et refroidir les outils, et de faire remonter les morceaux de roche (appelés "déblais de forage") à la surface.

Les fluides de forage sélectionnés pour nos opérations sont formulés pour être adaptés au sous-sol traversé. Ils sont réalisés à base d’eau mélangée avec des agents alourdissant naturels et des additifs techniques non toxiques. Chaque additif utilisé répond à des normes exigeantes de respect de l’environnement.

Les boues usées ne sont jamais rejetées dans la nature. Elles sont stockées temporairement dans des bacs étanches sur le chantier, puis déshydratées pour séparer la phase solide de la phase liquide, celle-ci pouvant être réutilisée. Les résidus sont évacués pour être traités dans des filières spécialisées. 

Un doublet géothermique se compose de deux puits forés dans le sous-sol : un puits producteur, utilisé pour extraire la saumure chaude et riche en lithium, et un puits injecteur, utilisé pour réinjecter cette saumure une fois libérée de ses calories et d’une partie de son lithium. Ce système en circuit fermé permet d'exploiter les ressources du sous-sol de manière durable.

L'appareil de forage, aussi appelé « rig », est une installation temporaire. Il est présent sur site uniquement durant la phase de forage et sera intégralement démonté une fois les travaux terminés.

Les saumures chaudes et riches en lithium circulent dans le socle granitique du Fossé rhénan. Selon les secteurs, ce socle granitique se situe entre 1 500 et 4 000 mètres de profondeur.