Die Nachfrage nach der Gewinnung von Lithium steigt weltweit, vor allem aufgrund der zunehmenden Verwendung von Lithium in elektronischen Batterietechnologien und Elektrofahrzeugen. Aber woher kommt das Lithium und wie wird es gewonnen? Hier finden Sie eine Erklärung mit allem, was Sie wissen sollten, einschließlich der Auswirkungen auf die Umwelt.
Grundlegend ist Lithium ein hochreaktives Alkalimetall mit ausgezeichneter Wärme- und elektrischer Leitfähigkeit. Diese Eigenschaften machen es besonders nützlich für die Herstellung von Schmiermitteln, Arzneimitteln, Glas und vor allem von Lithium-Ionen-Batterien für Elektroautos und Unterhaltungselektronik.
Aber Lithium kommt in der Natur nicht einfach so vor, da es hochreaktiv ist. Stattdessen ist es als Bestandteil von Salzen oder anderen Verbindungen vorhanden. Das meiste im Handel erhältliche Lithium liegt als Lithiumcarbonat vor, eine stabilere Verbindung, die dann in Chemikalien oder Salze umgewandelt werden kann.
Lithiumsalze finden sich in unterirdischen Lagerstätten von Ton, Mineralerzen und Sole sowie in geothermischem Wasser und Meerwasser. Das meiste Lithium der Welt stammt aus Bergwerken, wo es abgebaut wird. Salzige Seen, auch Salare genannt, weisen die höchste Lithiumkonzentration auf, die zwischen 1.000 und 3.000 Teilen pro Million liegt.
Lithiumgewinnung
Die Salare mit den höchsten Lithiumkonzentrationen befinden sich in Bolivien, Argentinien und Chile, in einem Gebiet, das als „Lithiumdreieck“ bezeichnet wird. Das aus den Salaren gewonnene Lithium wird dann in Form von Lithiumkarbonat gewonnen, dem wichtigsten Rohstoff, der von den Unternehmen für Lithium-Ionen-Batterien verwendet wird.
Der Abbau in den Salaren ist normalerweise ein sehr langwieriger Prozess, der zwischen acht Monaten und drei Jahren dauern kann. Zu Beginn des Abbaus wird ein Loch gebohrt und die Sole an die Oberfläche gepumpt. Dann lässt man sie monatelang verdunsten, wobei zunächst eine Mischung aus Mangan, Kalium, Borax und Salzen entsteht, die gefiltert und in ein anderes Verdunstungsbecken geleitet wird.
Es dauert zwischen 12 und 18 Monaten, bis das Gemisch so weit gefiltert ist, dass das Lithiumkarbonat, auch bekannt als weißes Gold, gewonnen werden kann. Das Verfahren ist zwar billig und effektiv, benötigt aber viel Wasser, schätzungsweise 500.000 Gallonen pro Tonne Lithium.
Dies führt zu großem Druck auf die in der Nähe lebenden Gemeinden. Im chilenischen Salar de Atacama zum Beispiel hat der Bergbau dazu geführt, dass die Region 65 % ihres Wassers verloren hat. Dies hat Auswirkungen auf die örtlichen Landwirte, die von der Landwirtschaft und der Viehzucht leben und das Wasser nun woanders herbekommen müssen.
Die Risiken des Lithiumabbaus
Der Wassermangel in der Region ist nicht das einzige potenzielle Problem des Lithiumabbaus. Aus den Verdunstungsbecken können giftige Chemikalien in die Wasserversorgung gelangen, wie z. B. Salzsäure, die bei der Verarbeitung von Lithium verwendet wird – und auch Abfallprodukte, die aus der Sole herausgefiltert werden können.
In den Vereinigten Staaten, Kanada und Australien wird Lithium in der Regel mit traditionelleren Methoden aus dem Gestein gewonnen. Dabei ist jedoch der Einsatz von Chemikalien erforderlich, um es in einer brauchbaren Form zu gewinnen. In Nevada wurden beispielsweise Auswirkungen auf Fische 150 Meilen flussabwärts von einem Lithiumverarbeitungsbetrieb festgestellt.
In einem Bericht von Friends of the Earth wird argumentiert, dass die Gewinnung von Lithium den Boden beeinträchtigen und eine Luftverschmutzung verursachen kann. Im Gebiet Salar del Hombre Muerto in Argentinien beschweren sich die Anwohner, dass Lithium Bäche verschmutzt, die von Menschen und Vieh genutzt werden, während es in Chile zu Zusammenstößen zwischen Bergbauunternehmen und Einheimischen kam.
Verbesserte Technologien für die Lithiumgewinnung
Forscher argumentieren, dass es notwendig ist, neue Gewinnungstechnologien zu entwickeln, die eine umweltfreundlichere Herstellung von Batterien ermöglichen. Deshalb wird weltweit nach neuen Alternativen gesucht, z. B. nach Batteriechemien, bei denen Kobalt und Lithium durch gebräuchlichere und weniger giftige Materialien ersetzt werden.
Allerdings könnten neue Batterien, die weniger energiereich oder teurer sind, negative Auswirkungen auf die Umwelt haben. „Ein weniger haltbares, aber nachhaltigeres Gerät könnte einen größeren Kohlenstoff-Fußabdruck verursachen, wenn man den Transport und die zusätzlich erforderliche Verpackung berücksichtigt“, so Christina Valimaki, Analystin bei Elsevier.
Die Möglichkeit, Lithium-Ionen-Batterien zu recyceln, spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. Eine Untersuchung in Australien ergab, dass nur 2 % der 3 300 Tonnen Lithium-Ionen-Abfälle des Landes recycelt wurden. Das kann zu Problemen führen, da unerwünschte Elektronikgeräte mit Batterien auf Mülldeponien landen und Metalle und Ionenflüssigkeiten in unterirdische Wasserreservoirs gelangen können.
Das Birmingham Energy Institute setzt eine ursprünglich für Kernkraftwerke entwickelte Robotertechnologie ein, um nach Möglichkeiten zu suchen, explosionsgefährdete Lithium-Ionen-Zellen aus Elektrofahrzeugen zu entfernen und zu zerlegen. Es gab eine Reihe von Bränden in Recyclinganlagen, in denen Lithium-Ionen-Batterien unsachgemäß gelagert wurden.
Ein Hauptproblem besteht darin, dass die Hersteller in der Regel keine Angaben darüber machen, was tatsächlich in den Batterien enthalten ist, was ein ordnungsgemäßes Recycling erschwert. Jetzt werden die zurückgewonnenen Zellen meist geschreddert, was zu einer Mischung von Metallen führt, die mit pyrometallurgischen Techniken getrennt werden können.
Wachsende Nachfrage
Die weltweite Begeisterung für mobile Geräte und alle Arten von technischen Spielereien haben zu einer wachsenden Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien geführt. Das gilt besonders für Elektrofahrzeuge, da die Welt in naher Zukunft auf fossile Brennstoffe verzichten will, um die globalen Treibhausgasemissionen zu reduzieren.
Bis zum Jahr 2025 dürfte die Lithiumnachfrage auf etwa 1,3 Millionen Tonnen LCE (Lithiumcarbonat-Äquivalent) ansteigen. Das ist das Fünffache des heutigen Wertes. Verantwortlich dafür ist eine lange Liste von Automobilherstellern. Volkswagen beispielsweise hofft, in den nächsten zehn Jahren mehr als 70 Elektroauto-Modelle auf den Markt bringen zu können.
Die steigende Nachfrage nach Lithium kann auch mit einer Ankündigung Chinas aus dem Jahr 2015 in Verbindung gebracht werden, das im Rahmen seines Fünfjahresplans Elektrofahrzeugen Priorität einräumt. Im Zeitraum von 2016 bis 2018 haben sich die Lithiumpreise mehr als verdoppelt, und es wird erwartet, dass sie weiter steigen werden, da die Nachfrage zunimmt.
Die offene Frage ist, welche Folgen eine solche Nachfrage für die Umwelt und die Gemeinden in der Nähe der Salzminen hat, in denen das Lithium abgebaut wird. Je mehr Gadgets und Elektrofahrzeuge, desto mehr Lithium wird in Zukunft benötigt, was die Entwicklung umweltfreundlicherer Gewinnungstechniken erforderlich macht.