Lithium: Wie nachhaltig sind Abbau und Verkauf?
13. März 2023
Viel Lithium braucht ein E-Auto eigentlich nicht. Nur circa acht Kilo Lithium stecken in einer 300 Kilogramm schweren Autobatterie (50 kWh) von einem Mittelklassewagen.
Das große Problem ist jedoch der globale Lithiummangel: Die E-Mobilität boomt stärker und schneller als von vielen erwartet und damit steigt auch die Nachfrage nach dem silberweißen Leichtmetall für die Batterien. Projekte zur Lithiumgewinnung brauchen aber einige Jahre für die Entwicklung und zudem gibt es Proteste, weil die Wasserversorgung gefährdet werden kann und Tagebaue Landschaften zerstören.
2016 wurden laut Deutscher Rohstoffagentur (DERA) weltweit 43.000 Tonnen Lithium gefördert, 2022 waren es mit 130.000 Tonnen drei Mal so viel und bis 2030 könnte sich die Abbaumenge nochmal mehr als vervierfachen laut DERA.
"Wie können wir genug batteriefähiges Lithium nachhaltig gewinnen, um den Bedarf genau bedienen zu können? Derzeit wird der Markt von einer Dynamik überrollt, die ich in 12 Jahren der Rohstoffwirtschaft so noch nicht erlebt habe", sagt Lithiumexperte Michael Schmidt vom DERA der DW.
Lithium ist in der Erdkruste eigentlich sehr reichlich vorhanden, aber sehr fein verteilt. Forscher schätzen die Menge an Lithium in den Weltmeeren auf rund 200 Milliarden Tonnen. Die Lithiumvorkommen in Gesteinen und Salzseen an Land werden auf 98 Millionen Tonnen geschätzt und davon seien ökonomisch abbaubar in den kommenden Jahrzehnten rund 26 Millionen Tonnen.
Der globale Lithiumbedarf wurde in 2022 zu 47 Prozent durch den Abbau von Festgesteinen in Australiens Tagebauminen gedeckt, zu 35 Prozent aus Südamerikas Salzseen, zu 15 Prozent aus China und und zu jeweils knapp ein Prozent aus Simbabwe, Portugal und Nordamerika.
1. Lithium aus Salzseen
Die weltweit größten Lithiumvorkommen gibt es in den unterirdischen Salzseen von Bolivien, Argentinien und Chile: Auf 42 Millionen Tonnen Lithium werden sie geschätzt. Laut vorläufigen Zahlen des U.S. Geological Survey wurden dort in 2022 rund 45.000 Tonnen Lithium gefördert.
Die sehr salzhaltige Sole wird aus der Tiefe in sehr große Becken gepumpt und verdunstet an der Sonne innerhalb von bis zu zwei Jahren. Anschließend wird die konzentrierte Sole gefiltert und daraus chemisch Lithiumcarbonat gewonnen, einem Grundstoff für die Batterieproduktion. Der CO2-Ausstoß bei dieser Gewinnungsmethode ist relativ gering und liegt laut Studie des Schwedischen Umweltforschungsinstitutsfür eine Autobatterie (50 kWh) bei 50 bis 100 kg CO2.
Probleme kann es bei dieser Lithiumgewinnung jedoch für das Trinkwasser geben. Durch das Abpumpen von Sole sinkt der Grundwasserspiegel, Flussläufe sowie Feuchtgebiete können austrocknen und es fehlt in manchen Regionen Wasser für die Landwirtschaft.
2. Lithium aus Festgestein
Die größte Menge von Lithium wird derzeit mit dem Abbau von Festgestein (Pegmatiten) in den Tagebauen von Australien gewonnen. 2022 wurden dort laut vorläufigen Schätzungen rund 61.000 Tonnen Lithium gefördert. Das Lithiumvorkommen von Australien wird derzeit auf insgesamt 6,2 Millionen Tonnen geschätzt.
Abgebaut wird das Lithiumerz durch Bohren und Sprengen. Anschließend werden die Brocken in einer Brechanlage zerkleinert, dann das Lithium durch chemische und metallurgische Prozesse von Abraum getrennt.
Weiter geht dann das Lithium nach China mit dem Schiff, wird dort raffiniert und zu Batteriezellen weiterverarbeitet. Laut Studie vom Argonnen National Laboratory (USA)ist die Lithiumgewinnung aus Erzen im Vergleich zur Gewinnung aus Salzseen rund sechsmal energieaufwendiger und somit etwas klimaschädlicher.
Bei der Gewinnung von Lithium aus Erzen wird zudem laut der US-Studie rund doppelt so viel Süßwasser verbraucht wie bei der Gewinnung aus Salzseen. Der große Tagebau von Greenbushes liegt im Südwesten von Australien und einer sehr feuchten Region. Laut Nachhaltigkeitsbericht der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe sei der Wasserverbrauch daher "eher unproblematisch". Im eher trockenen Abbauregion von Pilbara im Norden Australiens sei jedoch die Wasserversorgung "eine größere Herausforderung".
3. Lithium aus Geothermie
Die Preise für Lithium sind inzwischen sehr hoch und um den stark steigenden Bedarf für die Autobatterien zu decken, werden auch in Europa inzwischen mehrere Projekte vorangetrieben. Zum einen sind das Bergbauprojekte in Finnland, Irland, Deutschland, Tschechien, Österreich, Serbien, Spanien und Portugal.
Ähnlich wie in Australien soll dort Lithium aus Festgesteinsvorkommen gewonnen werden im Tagebau und auch Untertage. Die Projekte gelten alle als rentabel.
Zum anderen werden in Großbritannien, Frankreich und Deutschland Projekte zur Lithiumgewinnung aus Thermalwasser entwickelt. Geothermieanlagen pumpen aus bis zu 5000 Meter Tiefe Wasser mit einer Temperatur von bis zu 200 Grad nach oben und nutzen die Hitze für die Stromerzeugung und für Wärmenetze. Das abgekühlte Wasser wird dann wieder in den Untergrund zurück gepresst.
In einigen Fällen enthält das hochgeförderte Wasser Lithium, welches durch eine moderne Lithiumextraktions-Technologie (DLE) direkt abgeschieden werden kann. Bisher gibt es solche Extraktionsanlagen noch nicht in großindustriellem Maßstab.
Die deutsch-australische Firma Vulcan Energie will im süddeutschen Oberrheingraben mit der kommerziellen Gewinnung beginnen und in der ersten Phase 4000 Tonnen Lithium ab 2025 fördern. In dem Abbaugebiet von Vulcan werden insgesamt drei Millionen Tonnen Lithium vermutet.
Als Vorteil dieses Verfahrens wird die geringere Umweltbelastung angeführt: Die Energie für das Extraktionsverfahren kommt aus der Tiefengeothermie, ist somit klimaneutral und zudem muss dieses Lithium für die europäische Batterieproduktion nicht mehr über Weltmeere transportiert werden.
4. Lithium sparen durch Recycling und Verkauf
In einigen Jahrzehnten könnte Lithium auch aus Meerentsalzungsanlagen als Nebenprodukt gewonnen werden und Versorgungslücken schließen. Derzeit scheint diese Gewinnungsmethode als noch nicht rentabel.
Wichtig wird zukünftig die Lithiumgewinnung aus alten Batterien. Laut DERA-Szenarien wird Recycling in den 2030er Jahren einen Teil des Lithiumbedarfs decken.
Derzeit sind die verfügbaren Batteriemengen für die kommerzielle Gewinnung jedoch zu gering und Lithiumbatterien aus E-Autos werden zuvor in große Batteriespeicher verbaut, zum Beispiel in Solarparks. "Sobald die Rücklaufmengen nach der Nutzung kommen, werden wir aber mehr Lithium aus dem Recycling sehen. Das ist auch im Sinne der nachhaltigen Nutzung zwingend notwendig", betont Schmidt.
Darüber hinaus fordern Rohstoffexperten wie Schmidt und Umweltverbände eine möglichst effiziente Nutzung von Lithium und Batterien: Der Bau von schweren E-Autos mit möglichst großen Batterien sei deshalb nicht nachhaltig.
Stattdessen sollten leichtere Fahrzeuge mit Batterien vorrangig verkauft und diese Fahrzeuge von möglichst vielen Menschen genutzt werden. Hilfreich sei deshalb der Ausbau von CarSharing-Angeboten und des öffentlichen Verkehrs: Dann bräuchten weniger Menschen noch ein eigenes E-Auto und der Bedarf nach dem sogenannten weißen Gold könnte wieder schrumpfen.