Lithium und Kobalt gelten als Schlüsselrohstoffe und gehören zu den begehrtesten Rohmaterialien. Ohne sie funktioniert kein Lithium-Ionen-Akku. Der erste kommerziell erhältliche Lithium-Ionen-Akku wurde von Sony im Jahr 1991 auf den Markt gebracht und in einer Videokamera eingesetzt. Heute werden aufladbare Akkus in Smartphones, Laptops, Kopfhörern und vielen anderen Geräten verwendet. Auch E-Autos und E-Bikes sind mit einer Lithium-Ionen-Batterie ausgestattet. Während ein Smartphone-Akku etwa acht Gramm Kobalt und Lithium benötigt, braucht ein Elektroauto, je nach Akkutechnologie und Batteriegröße etwa die tausendfache Menge. Die Zunahme der Elektromobilität wird die Nachfrage nach Lithium und Kobalt in Zukunft um ein Vielfaches steigern. Doch diese Rohstoffe sind knapp und werden in manchen Ländern unter unmenschlichen Bedingungen gewonnen ûnd können gravierende Umweltschäden verursachen.

In welchen Ländern wird Lithium abgebaut?

 Über 50% der weltweit erschließbaren Lithium-Reserven befinden sich in Chile. An zweiter Stelle rangiert Australien mit 16,5%, gefolgt von Argentinien mit 10%, China (5,9%) und den USA (3,7%). Der größte Lithium-Produzent ist Australien mit (54,5%%), es folgen Chile mit 23,4%%, China mit 9,7% und Argentinien mit 8,3%. Vier Länder decken derzeit 96% des weltweiten Lithium-Bedarfs ab. In Europa liegen die größten Lithium-Vorkommen im Erzgebirge an der deutsch-tschechischen Grenze. Als Folge der hohen Nachfrage und Preise versucht man dort den Bergbau wiederzubeleben und hofft auf eine profitable Lithiumgwinnung.

Umweltschäden durch Lithium-Abbau

Im Grenzgebiet von Chile, Argentinien und Bolivien befinden sich die Salzseen der Atacama-Wüste. Es sind ausgetrocknete Gewässer, in denen Mineralien und Salze des Wassers hochkonzentriert zurückbleiben. Mineralhaltiges Grundwasser wird in große, künstlich angelegte Becken geleitet, die Salzlake wird zum Verdunsten gebracht, Salze setzen sich ab, die in einem chemischen Prozess in das wertvolle Lithiumkarbonat verwandelt werden. Diese Art der Lithiumgewinnung ist relativ einfach, jedoch sehr umweltbelastend. Durch den Verdunstungsprozess wird extrem viel Wasser verbraucht. Der Grundwasserspiegel sinkt, Flussläufe und Wiesen verdorren, übrig bleibt eine Wüstenlandschaft. Neben der Wasserknappheit und Bodenkontaminierung kommt es zu verseuchtem Trinkwasser, da das Abwasser aus dem Abbauprozess oft ungeklärt abgeleitet wird. Die Lebensgrundlage der indigenen Bevölkerung, sowie Flora und Fauna werden zerstört.

In Australien wird Lithium in Lithiumminen abgebaut. Diese Methode ist zwar teurer als die Lithiumgewinnung aus Salzseen, aber umweltschonender.

Kann Lithium durch andere Rohmaterialien ersetzt werden?

Weltweit wird nach Alternativen zur Lithium-Ionen-Batterietechnik geforscht. Eine mögliche Alternative ist die Magnesium-Batterie oder die Aluminium-Batterie. Die Verwendung von Aluminium wäre wesentlich billiger als das seltene Lithium und die negativen Umweltauswirkungen wären geringer. Auch Natrium als mögliche Alternative zu Lithium zur Entwicklung neuer Batterien wird erforscht. Um Energiedichte und Lebensdauer der Batterien weiter zu steigern, wird nach Alternativen zum herkömmlichen Lithium-Ionen-Akku gesucht. Große Hoffnungen wird in die Entwicklung der sogenannten Feststoffbatterie gesetzt, die kein Lithium und Kobalt benötigt.

Die Rückgewinnung von Lithium durch Recycling ist sehr schwierig und in manchen Fällen weder ökonomisch noch ökologisch sinnvoll.

Kobalt

Auch Kobalt ist ein notwendiger Rohstoff für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien. Die Republik Kongo verfügt über die Hälfte der ausbeutbaren Kobalterz-Vorkommen der Welt, Australien ist mit 17% auf Platz zwei vor Kuba (7%), den Philippinen (3,7%) und Russland (3,6%).

Mit einem Anteil von über 70 Prozent an der globalen Förderung ist der politisch instabile Kongo das weltweit wichtigste Abbaugebiet für Kobalt. Dahinter folgen mit sehr großem Abstand Russland, Australien, die Philippinen und Kuba.

Das Schwermetall Kobalt wird meist als Nebenprodukt der groß-industriellen Nickel- und Kupferproduktion gefördert. Der Kobalt-Abbau ist aufwendig und umweltbelastend. In der Umgebung der Kobaltminen sind die Böden und das Wasser oft mit Chemikalien und Schwermetallen verseucht, das entzieht den Bauern ihre Lebensgrundlage. Im Osten Kongos, dem weltweit größten Kobalt-Abbaugebiet, leben über 100.000 Menschen vom Kobalt-Kleinbergbau, auch Kinder arbeiten dort in den zahlreichen illegalen Kobalt-Minen unter teils katastrophalen und unmenschlichen Bedingungen.

Gibt es Alternativen zu Kobalt?

Batterie- und Autohersteller investieren viel in die Forschung und Entwicklung von neuen Batterien, die mit geringerem oder gar keinem Kobaltanteil auskommen, da die steigende Anzahl von Elektrofahrzeugen zu einer Verknappung des Rohstoffes führen könnte. Üblich in der Branche war bisher ein Kobalt-Anteil in der Batterie von 12 bis 14 Prozent. Laut Tesla kommt die neueste Batteriegeneration des Model 3 mit nur 2,8 Prozent Kobalt-Gehalt aus. Jüngste Berichte deuten darauf hin, dass das von Tesla in China produzierte Modell 3 mit einer kobaltfreien Lithium-Eisen-Phosphat-Batterie von CATL gebaut werden könnte. Auch durch Recycling wird versucht das wertvolle Kobalt zurückzugewinnen.

Was sind „Seltene Erden“ und wofür werden sie verwendet?

Seltene Erden zählen zu den begehrtesten Rohstoffen der Welt, denn kaum ein Hightech-Produkt kann ohne sie hergestellt werden. Der Name ist in doppelter Weise missverständlich, denn Seltene Erden sind Metalle. Sie sind auch nicht selten, kommen aber meist in so geringen Mengen vor, dass der Abbbau nicht rentabel ist. Kommerziell abbaubare Seltene Erden gibt es nur in wenigen Ländern, die größte Fund-und Förderstätte befindet sich in der Inneren Mongolei in China. Insgesamt gehören 17 Elemente zu den Seltenerdmetallen.*

Für die Industrie sind Seltene Erden wertvoll, da sie unter anderem besonders hitzebeständig sind. Wenn auch nur in sehr kleinen Mengen eingesetzt, spielen sie bei der Herstellung vieler Hightech-Produkte, wie Smartphones, Laptops, Festplatten, Bildschirmen, Led-Leuchten eine große Rolle. Auch in Solaranlagen und in Windkraftanlagen werden sie verwendet.

Eines der wichtigsten Einsatzgebiete ist die Magnetindustrie, wo Seltene Erden zur Fertigung von leistungsstarken Dauermagneten genutzt werden. Zur Herstellung von Elektromotoren werden meist sogenannte Neodym-Magnete verwendet. In der Autoindustrie werden Seltene Erden auch im Bereich der Katalysatoren-Technologie gebraucht.

In welchen Ländern werden Seltene Erden abgebaut?

Mit 38% liegt China an erster Stelle bei den Reserven der Seltenen Erden, gefolgt von Vietnam und Brasilien mit jeweils 19%. Russland belegt mit 10,4% Platz 4 vor Indien (6%).

Seit Jahren dominiert China auch die Produktion der Seltener Erden. 2019 wurden über 60 Prozent aller Seltenen Erden in China abgebaut, an zweiter Stelle stehen die USA (12,3%) vor Myanmar (10,3%)  und Australien (9,9% ). Vor allem die europäische Industrie ist stark von der Lieferbereitschaft Chinas abhängig, weil es in Europa kaum erschließbare Vorkommen gibt.

Wie werden Seltene Erden gewonnen?

Seltene Erden werden aus Erzen gewonnen und zu Seltenerd-Metallen (SEM) oder Seltenerd-Oxiden (SEO) weiterverarbeitet. Für den Abbau werden Säuren verwendet, die die Metalle aus den Bohrlöchern herauswaschen. Dadurch wird das Grundwasser verschmutzt. Abbau und Aufbereitung gelten auch deshalb als sehr umweltschädlich, da radioaktive Abfallprodukte entstehen.

Wie kann die steigende Nachfrage von Seltenen Erden in Zukunft gedeckt werden?

Forscher arbeiten daran den Verbrauch Seltener Erden bei den diversen Anwendungen zu verringern oder ohne sie auszukommen. Autohersteller und Elektronik-Unternehmen, wie zum Beispiel, Daimler, Toyota oder Hitachi arbeiten an einer neuen Antriebstechnik, die ohne Seltene Erden auskommt. Toyota will beim Elektromotor künftig möglichst auf Seltene Erden verzichten. Der japanische Automobilhersteller hat einen hitzebeständigen Magneten entwickelt, der mit deutlich geringeren Mengen an Seltenen Erden auskommt. Immer mehr Unternehmen versuchen auch durch Recycling-Verfahren einen großen Teil der Seltenen Erden wiederzuverwenden, um unabhängiger von Importen zu werden. 

* Scandium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Promethium, Samarium, Europium, Yttrium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Lutetium