Gefragt wie noch nie: Lithium

Der Rohstoff des 21. Jahrhunderts

Autos, Lastwagen, Busse: Alle sollen sie in Zukunft mit einem Elektromotor ausgestattet werden. Und dafür brauchen sie leistungsfähige Akkus. Und auch in Häusern könnten Akkus bald gefragt sein, um die auf dem Dach produzierte Solarenergie zu speichern. In all diesen Akkus steckt Lithium, das Element mit der Ordnungsnummer 3.

Ein Brocken mit lithiumhaltigen Mineralien, Foto: European Lithium

Lithium ist kein seltenes Element und die Vorkommen verteilen sich rund um den Globus. Jedoch ist es kaum in höheren Konzentrationen anzutreffen. Dies bedeutet, dass die Gewinnung von reinem Lithium technisch und damit finanziell relativ aufwändig ist.

Salzseen und Minen
Am einfachsten und günstigsten ist bisher die Gewinnung von Lithium aus Salzseen. In einigen dieser Gewässer in Südamerika findet sich Lithium in Konzentrationen von bis 0,16%, so im chilenischen Salar de Atacama. Aus den Salzen des Sees werden signifikante Mengen Lithium für den weltweiten Bedarf gewonnen – und Chile förderte im Jahr 2016 38% der weltweiten Nachfrage nach Lithium. Ein weitere wichtiger Salzsee für die Lithiumförderung ist der Salar del Hombre Muerto in Argentinien.

Der grösste Salzsee Chiles, der Salar de Atacama, Foto Francesco Mocellin – Wikipedia

Das aus den Südamerikanischen Seen gewonnene Lithium wird als Lithiumcarbonat hauptsächlich in die USA exportiert. Auch – zum Teil unterirdische – Salzseen in den USA oder China liefern Lithium. An weiteren Salzseen, wie dem Salar de Uyuni in Bolivien ist die Lithium-Gewinnung geplant.

An zahlreichen Orten auf der Welt finden sich zudem lithiumhaltige Mineralien. Doch der Abbau lohnte sich bisher nur selten. Einige Dutzend Minen in Nordamerika, Russland, Afrika und vor allem Australien fördern bedeutende Mengen aus dem Gestein. Down Under ist der grösste Lithium-Produzent der Erde: 40% des Weltbedarfs stammt von dort.

Lithiumfieber
Da Investoren in Zukunft eine verstärkte Nachfrage nach Lithium erwarten, sind an zahlreichen Standorten Projekte für neue Minen aufgegleist, auch in Europa: Es gibt Pläne in Österreich, Tschechien und Deutschland. Zudem sollen bestehende Minen weiter ausgebaut werden.

Ein grosses Potential, um an Lithium zu kommen, liegt aber auch im Recycling. Insbesondere Lithium-Batterien und Akkus sollen in Zukunft vermehrt wiederverwertet werden. Aber auch die und Wiederverwendung ist sinnvoll: So erwartet nicht mehr genügend leistungsfähige Lithiumzellen aus Elektroautos ein zweites Leben in Wohnhäusern als Speicher von Elektrizität.

Solche Speicher sind denn auch der Hauptverwendungszweck von Lithium: Fast 40% des weltweit geförderten Lithiums wird für die Herstellung von Batterien und Akkus verwendet.

Elektroautobauer setzen auf Lithium
Die Lithium-Ionen-Akkus sind heute die meistverwendeten wiederaufladbaren Speicher für elektrische Energie. Es existieren verschiedene Typen mit unterschiedlichen Eigenschaften und weltweit wird fieberhaft an noch besseren Typen geforscht. Lithium-Ionen-Akkus werden vor allem in tragbaren Geräten wie Smartphones oder Notebooks eingesetzt. Dies weil sie für ihr geringes Gewicht besonders leistungsfähig sind, also eine hohe Energiedichte aufweisen.

 

Ein Auto mit Benzinmotor wurde auf Elektroantrieb umgerüstet, Foto Kreisel Electrics

In Zukunft könnte die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Akkus dank steigender Anzahl von Elektrofahrzeugen noch deutlich zunehmen. Die US-Unternehmen Tesla und Panasonic bauen derzeit nahe des Wüstenorts Sparks in Nevada ihre sogenannte Gigafactory 1. Sie soll im Endausbau Lithium-Ionen-Akkus für jährlich 500’000 Elektroautos liefern.

Auch in der Schweiz sollen in Zukunft Akkus produziert werden: Die Swatch-Tochter Belenos will in einigen Jahren einen leistungsfähigen Akku auf den Markt bringen. Derzeit werden die meisten Lithium-Ionen-Akkus allerdings in China produziert: rund die Hälfte der Akkus stammt von dort.

Mehr als nur Batterien
Das Element Lithium wird allerdings noch für viele weitere Zwecke genutzt, zum Beispiel:

  • Rund 30% des geförderten Lithiums wird in der Glas- und Keramikindustrie eingesetzt, zum Beispiel als Zusatz bei der Herstellung von bestimmten Glas- und Keramik-Sorten oder bei der Herstellung von Glaskeramik-Herdplatten. Als sogenannter Keramik-Zahnersatz dient unter anderem Lithium-Disilikat.
  • Beim Giessen von Stahl werden die Gussformen oder Wannen mit einem Pulver behandelt, das unter anderem Lithiumdioxid enthält.
  • Ebenfalls nennenswerte Mengen an Lithium werden bei der Produktion von Schmierfetten eingesetzt. Diese Fette sind besonders widerstandsfähig und in einem grossen Temperaturbereich einsetzbar.
  • Bei der Verarbeitung von Aluminium werden ebenfalls nennenswerte Mengen an Lithium eingesetzt. Die Zugabe von Lithium-Carbonat bewirkt einen tieferen Schmelzpunkt. Und wenn Aluminium zum Schmelzen weniger aufgeheizt werden muss, senkt dies den Energieverbrauch.
  • Zudem sind Aluminium-Legierungen mit Lithium besonders leicht und kommen im Flug- und Fahrzeugbau zum Einsatz.
  • Verschiedene Lithiumsalze werden auch als Medikament verwendet: Die Lithium-Therapie wirkt gegen bipolare Störungen und andere Formen der Depression, Schizophrenie und schwere Aggressivität. In Fällen von chronischem Cluster-Kopfschmerz wird ebenfalls Lithium verordnet, allerdings nur, wenn besser verträgliche Therapien nicht wirksam sind.
  • Nachtrag vom 20. Januar 2018: Forscher der Universität Hohenheim bei Stuttgart haben entdeckt, dass Lithiumchlorid (dass bei Menschen gegen Depressionen eingesetzt wird) die Varroamilbe abtötet. Der Bienenparasit schwächt befallene Honigbienen und kann ganze Völker verkümmern lassen. Die Varroamilbe gilt als eine der Ursachen für das weltweite Bienensterben.
  • Lithiumbromid wird in bestimmten Anlagen zur Erzeugung von Kälte (sogenannte Absorptions- Kältemaschinen) verwendet.

 

Eine Übersicht zum Thema Lithium gibt unsere Infografik.

 

Links

Lithium Statistics and Information U.S. Geological Survey

Lithium Australia Bergbau-Unternehmen, das Lithium fördert

Tesla Gigafactory

Kreisel Electric Österreichisches Unternehmen, welches Lithium-Ionen-Akkus zusammenbaut

e.Go Aachener Start-Up-Unternehmen für Elektroautos (Titelbild)

Uni Hohenheim: Mit Lithiumchlorid gegen die Varroa-Milbe

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