Lithium Abbau und die Umwelt

Ein Thema das bei keiner Kritik gegen das Elektroauto fehlen darf. Lithium ist einer der wichtigen Bestandteile im Akku eines Elektroautos. Der Abbau ist nicht unumstritten, er hat Einfluss auf die Umwelt im Abbaugebiet. Der Wasserverbrauch ist immer wieder einer der Hautpkritikpunkte. Ich möchte in diesem Artikel versuchen, einige Informationen darzustellen, wie es tatsächlich mit der Umweltschädlichkeit beim Lithiumabbau aussieht.

Was ist Lithium und wo kommt es vor?

Lithium ist ein schnell reagierendes Alkalimetall, welches nur in Verbindungen vorkommt. Es ist ein guter Strom- und Wärmeleiter. Vom Aussehen her ist es ein silbrig/weißer Stoff der in der Erdkruste zu einem Anteil von 0,006 Prozent vorkommt.
In der Natur kommt Lithium als Teil in Gesteinen vor, wegen der geringen Konzentration und dem Fehlen großer Lagerstätten ist die Gewinnung aus den unterschiedlichen Gesteinen nicht lohnend.
Teilweise wird es abgebaut, gemahlen und in der Galsindustrie verwendet.

Verbreitet kommt Lithium in Salzlaugen, meist Salzseen, vor. Dazu zählt unter anderem auch die immer wieder erwähnte Atacama-Wüste in Chile.
Weitere Vorkommen befinden sich in Bolivien, Argentinien, den USA, Kanada, Australien, Zimbabwe und China (Tibet).

Bei der  Gewinnung von Kaliumkarbonat und Borax fällt Lithiumkarbonat als Nebenprodukt an. Dies ist heutzutage die wichtigste Art der Gewinnung.

Auch in Meerwasser ist Lithium in geringer Konzentration enthalten. Eine Gewinnung ist aber noch zu teuer und nicht über die Planungsphase fortgeschritten.

Die größten geschätzten Vorkommen weltweit liegen in Argentinien (9,8 Millionen Tonnen), Bolivien (9 Millionen Tonnen), Chile (8,4 Millionen Tonnen), China (7 Millionen Tonnen), USA (6,8 Millionen Tonnen) und Australien (5 Millionen Tonnen). In Kanada, Kongo, Zimbabwe und sogar in Deutschland (bei Zinnwald) gibt es Lithiumvorkommen. Die größten Mengen innerhalb Europas bestitzt Portugal mit 100.000 Tonnen.

Wie wird Lithium gewonnen?

Neben der bergbaulichen Gewinnung z.B. in Australien, ist die Gewinnung aus der Sole durch Verdunstung die Hauptgewinnungsmethode.
Dabei wird stark mineralhaltige Sole unterhalb von Salzseen gewonnen und an die Oberfläche gepumpt. In großen Verdunstungsbecken wird so viel Wasser verdunstet, bis die Lithiumkonzentration ca. 6 % erreicht hat. Die aufkonzentrierte Sole wird dann vom unerwünschten Bor und Magnesium befreit. Durch die Zugabe von Natriumcarbonat fällt Lithiumcarbonat aus. Es wird gefiltert und getrocknet. Die übrig gebliebene Sole wird wieder zurückgepumpt.
Der ganze Verdunstungsvorgang kann 16 Monate dauern. Das verdunstete Wasser ist dabei zwar weder verunreinigt, noch geht es verloren, aber es regnet nicht an Ort und Stelle wieder ab, was in Chile zu einer zunehmenden Austrocknung des ohnehin wasserarmen Landstrichs führt.

Die Problematik der Austrocknung hat zur Entwicklung neuer erheblich effizienterer
Gewinnungsmethoden geführt. Dabei gibt es keinen Verdunstungsprozess mehr, vielmehr wird Lithium mit Hilfe eines Lösungsmittel aus der Sole gewonnen, das Lösungsmittel kann anschliessend zurückgewonnen werden, die Sole kann damit zu einem sehr hohen Teil wieder zurückgepumpt werden. Dieser Prozess dauert auch nur wenige Stunden und nicht mehr viele Monate.
Da der Hunger nach Lithium vermutlich noch größer wird und damit auch der Preis steigen wird, wird sich aller Voraussicht nach diese neue Gewinnungsmethode durchsetzen.
Nach Berechnungen der Deutschen Rohstoffgesellschaft wird der Anteil von Lithium aus Chile bis zum Jahr 2025 von jetzt 37 Prozent auf dann vermutlich nur noch 17 Prozent sinken.

Wichtiger wird Australien und Argentinien, die bis dahin etwa 67 Prozent des weltweit geförderten Lithiums stellen werden. In Australien findet die Lithiumgewinnung aus Gestein, also im Bergbau statt.

Die Weiterverarbeitung erfolgt in den allermeisten Fällen dann jeweils in China.

Warum wird soviel Wasser zur Lithiumgewinnung gebraucht?

Immer wieder der Hauptkritikpunkt bei der Lithiumgewinnung ist der scheinbar immense Wasserverbrauch. So kursiert in den sozialen Medien seit vielen Monaten die These, das jeden Tag 20 Millionen Liter Wasser verbraucht werden um das Lithium für Elektroautos zu gewinnen.
Was für eine irrsinnig hohe Summe.
Verbraucht ist in diesem Zusammenhang der falsche Begriff, da das Wasser nicht verloren geht oder verschmutzt wird. Es wird sogar aus ungenießbarer Sole wieder Trinkwasser durch Verdunstung erzeugt. Aber das nur am Rande.

Woher kommt die Zahl 20 Millionen Liter? Die Zahlen sind nichts weiter als eine Schätzung mit sehr vielen unbekannten. Keiner hat die Zahlen hinterfragt, sie passen einfach zu gut um Stimmung gegen Elektroautos im besonderen, aber eigentlich um gegen jedes Akku betriebene Gerät zu machen.

Seit einigen Tagen liegen nun neue Zahlen über den Wasserverbrauch vor. Maximilian Fichtner, der Direktor des Helmholtz Instituts in Ulm hat vorgerechnet wieviel Wasser verdunstet werden muss um z.B. einen Akku in Größe von 64 kWh herzustellen. Zur Zeit eine gängige Größe bei neueren Elektroautos mit hoher Reichweite.
3.840 Liter Wasser, oder umgerechnet der Wasserverbrauch für die Herstellung von 250 Gramm Rindfleisch bzw. für 10 Avocados. Im verlinkten Artikel werden auch noch dramatische Zahlen zum Wasserverbrauch bei der Erdölgewinnung genannt.

Diese Zahl ist deutlich weniger als bisher angenommen wurde. Ich habe in einem früheren Artikel auch noch deutlich höhere Verbrauchswerte angenommen, aber bereits da versucht den Wasserverbrauch in Relation zu setzen.

Der tägliche Wasserverbrauch in der Erdölgewinnung würde ausreichen um 1,5 Millionen Akkus in oben genannter Größe herzustellen. Tag für Tag.

Wozu wird Lithium verwendet?

37 Prozent des gewonnenen Lithiums wird für die Herstellung von wiederaufladbaren Batterien aller Art genutzt. In absteigender Häufigkeit findet eine Verwendung für folgende Bereiche statt:

• Keramik
• Glaskeramik
• Schmierstoffe
• Glas
• Polymere
• Metallpulver (für Gussherstellung)
• Filteranwendungen
• nicht aufladbare Batterien

Nur etwas mehr als ein Drittel wird also überhaupt für die Herstellung von Lithium-Ionen-Akkus aller Art genutzt. Der Wasserverbrauch wird allerdings ausschließlich den Elektroautos angelastet.

Reicht das Lithium für die Elektroautos

Die weltweit vorhandenen Lithiumvorräte reichen nach Expertenmeinung für den Wandel zur Elektromobilität aus. Auch alle anderen Bereiche können weiterhin versorgt werden. Problematisch allerdings ist die Verfügbarkeit. Da die Lithiumvorkommen weltweit an vielen verschiedenen Orten verstreut sind ist es schwierig schnellen Zugang dazu zu bekommen. Der Bedarf steigt in den letzten Jahren stark an und man braucht erhebliche Anstrengungen um die Förderung von Lithium an den steigenden Bedarf anzupassen. Neue Quellen müssen erschlossen werden.

Positiv kann allerdings gesehen werden, dass sich eine funktionierende Recycling-Industrie etabliert. So kann einmal gewonnenes Lithium immer wieder verwendet werden. Erst die in Zukunft zahlreicher auftretenden Batterien aus Elektroautos machen ein wirtschaftliches Recyceln erst möglich. Bisher waren die Rohstoffe aus Handy, Laptop und Co. verloren.