Batterien in Gefahr: Versorgungsengpässe bei Lithium drohen

FT Umdenken

Um die Netto-Null-Ziele in den kommenden Jahrzehnten zu erreichen, müssen sich unsere Transportsysteme ändern – das laute Rumpeln von Autos mit Benzin- und Dieselantrieb muss durch das leise Brummen von Elektrofahrzeugen (EVs) auf unseren Straßen ersetzt werden. Doch während die Verkäufe von Elektrofahrzeugen rasant gestiegen sind und 30 Regierungen erklärt haben, dass sie den Verkauf neuer Benzin- und Dieselautos bis 20401 oder früher stoppen werden, gibt es ein sehr großes Problem – die wachsende Nachfrage nach Lithium.

Angesichts der Prognosen, dass es bald zu Engpässen bei der Versorgung mit dem „weißen Gold“ kommen wird, das für die Batterieproduktion von entscheidender Bedeutung ist, wurden Bedenken geäußert, dass die Ziele für die Einführung von Elektrofahrzeugen gefährdet sein könnten. Da die Versorgung nur von einer Handvoll Nationen abhängt und die Proteste wegen der Umweltauswirkungen der Lithiumgewinnung anhalten, ist der Wettlauf um die Suche nach alternativen Quellen für diese kostbare Ressource oder sogar nach alternativen Metallen in vollem Gange.

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Neben Nickel und Kobalt ist Lithium ein wichtiger Bestandteil der Batterien, die in den meisten heutigen elektronischen Geräten zu finden sind. Dort werden daraus die Kathoden hergestellt, die den elektrischen Strom von den Batterien zu den Geräten transportieren, die sie mit Strom versorgen. Bis vor kurzem wurde der Löwenanteil der weltweiten Lithiumproduktion für die Herstellung von Batterien für Mobiltelefone und Laptops verwendet, doch mit einem Batteriepaket für ein einzelnes Elektroauto, das rund 50 kg Lithiumcarbonat enthält, haben Elektrofahrzeuge mittlerweile den Spitzenplatz eingenommen2.

Die steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen hat zu starken Preiserhöhungen geführt – in den letzten zwei Jahren sind die Preise für Lithiumcarbonat in Batteriequalität um das Zehnfache gestiegen. Im Jahr 2021 wurde genug Lithium abgebaut, um etwa 11 Millionen Batterien herzustellen. Um jedoch bis 2050 die Netto-Null-Ziele zu erreichen, wird die Welt schätzungsweise insgesamt 2 Milliarden Batteriepakete für Elektrofahrzeuge3 und Hybridfahrzeuge benötigen. Während Schätzungen zufolge die weltweiten Reserven ausreichen, um 2,5 Milliarden zu produzieren, was theoretisch ausreicht, um den Bedarf zu decken, wird Lithium auch für Batterien in Flugzeugen, Zügen, Fahrrädern und Konsumgütern benötigt.

Schätzungen gehen davon aus, dass sich die Nachfrage nach Lithium in den fünf Jahren von 2020 bis 2025 verdreifachen wird4. Die Internationale Energieagentur (IEA) warnt vor möglichen Engpässen in nur zwei Jahren5, wodurch viele potenzielle Käufer von Elektrofahrzeugen, die ihren Beitrag zur Erreichung des Netto-Nullpunkts leisten wollen, Gefahr laufen, etwas zu verpassen.

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Während Lithiumvorkommen weit verbreitet sind, konzentriert sich die Produktion hauptsächlich auf Australien, China, Argentinien und Chile, wo die größten bekannten Reserven vorhanden sind. Neue Vorkommen wurden unter anderem in den USA, Portugal, Deutschland und Mexiko entdeckt, dennoch konzentriert sich die Produktion weiterhin auf die „großen Vier“.

Obwohl Australien die Produktion dominiert und dort mehr gefördert wird als alle anderen zusammengenommen, hat China die Lieferkette im Würgegriff: 60 % der weltweiten Lithiumverarbeitung findet in der Raffinierung statt, dem Prozess, bei dem Rohlithium in batterietaugliches Material umgewandelt wird das Land. Im letzten Jahrzehnt haben chinesische Unternehmen außerdem Lithiumanlagen im Wert von rund 5,6 Milliarden US-Dollar außerhalb Chinas gekauft.6 Zu den Angebotsengpässen kommt noch hinzu, dass 75 % der weltweiten Produktionskapazität nur von fünf Unternehmen gehalten werden.

Vielerorts wird die Produktion durch die Umweltauswirkungen der Lithiumgewinnung erschwert7. In Lateinamerika, wo Lithium hauptsächlich aus Salzlaken durch Teichverdunstung gewonnen wird, ist der Prozess sehr wasserintensiv und erfordert 2,2 Millionen Liter Wasser für die Produktion von nur 1 Tonne Lithium8. In Chile und Argentinien wird Lithium unter Salzebenen an einigen der trockensten Orte der Erde abgebaut9, während die Mine San Cristóbal in Bolivien Berichten zufolge täglich 50.000 Liter Wasser verbraucht10. In Argentinien gibt es Bestrebungen, ehrgeizige Explorationspläne11 einzuschränken, da Bedenken hinsichtlich der Rechte der indigenen Bevölkerung und der Ökosysteme, in denen sie leben, bestehen. In Australien wird Lithium durch konventionellen Bergbau gewonnen, da es in hartem Gestein vorkommt. Diese Art der Lithiumgewinnung hat eine dreimal höhere Kohlenstoffintensität als das durch Verdampfung gewonnene Lithium12.

Die Branche ist auch mit praktischen Schwierigkeiten konfrontiert. Die Einstiegshürde für Lithium-Bergbau- und -verarbeiter ist hoch – nur wenige Unternehmen verfügen über die erforderlichen Mittel und das erforderliche Fachwissen, und es ist unklar, wie lange es dauern wird, bis neue Marktteilnehmer online gehen. Albemarle, der größte Lithiumproduzent der Welt, hat seine Pläne zur Lithiumgewinnung in Europa13 auf Eis gelegt, da kein geeigneter Standort gefunden werden konnte. Die Umweltbedenken und Förderschwierigkeiten sind so groß, dass selbst die Entdeckung neuer Lagerstätten keine Garantie für eine kurzfristige Produktionssteigerung ist.

Hinzu kommen Makrobedrohungen durch Naturkatastrophen oder geopolitische Konflikte. In einer Lieferkette, der es an Widerstandsfähigkeit mangelt, könnten selbst geringfügige Störungen der geopolitischen Ordnung wichtige Lithiumexporte gefährden.

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Skaleneffekte und technologische Innovationen haben zu dramatischen Kostenrückgängen bei der Batterieherstellung geführt – zwischen 2010 und 2020 sank der Preis für Lithium-Ionen-Batterien um 88 %. Da der Preis und die Verfügbarkeit von Lithium diesen Trend umzukehren drohen, besteht nun die Hoffnung, dass Innovationen dazu beitragen werden, die Versorgungsprobleme auszuräumen.

Neue Technologien bieten Hoffnung. Die direkte Lithiumextraktion14, bei der Lithium ohne Verdunstung aus der Sole gewonnen wird, verringert die Wasserintensität und erhöht so die Rentabilität neuer Betriebe. Eine verbesserte Metallrückgewinnung aus Bergbauabfallströmen oder minderwertigen Erzen maximiert hingegen den Ertrag des Minenbetriebs.

In den kommenden Jahren wird auch das „erste Leben“ vieler Elektrofahrzeugbatterien zu Ende gehen. Da Innovationen im Recycling die Rückgewinnung von bis zu 80 % des in einer Altbatterie enthaltenen Lithiums ermöglichen, besteht die Hoffnung, dass recycelte Materialien bis zum Jahr 2040 bis zu 10 % unseres Lithiumbedarfs ausmachen werden15.

In der Branche wird eine weitere, einfachere Frage gestellt: Kann Lithium ersetzt werden? Salz, Meerwasser, Silizium, Magnesium, Eisen und sogar Hanf werden alle als Lithiumalternativen oder als Zusatzstoffe erforscht, die die benötigte Lithiummenge reduzieren könnten. Während Lithium vorerst die erste Wahl für Batteriehersteller bleibt, entsteht ein schnell wachsender Alternativsektor, da die Elektrifizierung der Wirtschaft enorme Chancen für nachhaltigere Formen der Stromspeicherung eröffnet. Beispielsweise werden Natrium-Ionen-Batterien derzeit von mehreren chinesischen Autoherstellern getestet und weltweit werden mehr als 20 Produktionsstätten errichtet16.

Elektrofahrzeuge stellen eine komplizierte Auszahlung dar. Einerseits sind sie von entscheidender Bedeutung für den Übergang zu einer Welt mit Netto-Null-Emissionen. Andererseits bringt ihre Produktion eine Reihe von Umweltherausforderungen mit sich. Europa und die USA unternehmen ernsthafte Anstrengungen, um die Unabhängigkeit von Lithium zu erreichen, mit Maßnahmen, die darauf abzielen, die regulatorischen Hürden für die Eröffnung neuer Lithiumminen zu lockern, und Anreize zur Förderung des Kaufs von im Inland gewonnenem Lithium setzen. Trotz der Prognosen, dass die Nachfrage nach Lithium bis 2030 550.000 Tonnen pro Jahr erreichen wird, wird in vielen Bereichen davon ausgegangen, dass es in den kommenden Jahren zu einer Angebotsknappheit beim „weißen Gold“ kommen wird.

1 6 Autohersteller und 30 Länder sagen, dass sie den Verkauf von Benzinautos einstellen werden – The New York Times (nytimes.com) 2 Geht von einem 60-kWh-Batteriepaket aus. Seite 10, Kritische Materialien für die Energiewende: Lithium (irena.org) 3 Netto-Null bis 2050 – Eine Roadmap für den globalen Energiesektor (windows.net) 4 Lithiummarkt – Bacanora Lithium 5 Elektroautos wehren Versorgungsprobleme für mehr als ab Verdoppelung des weltweiten Umsatzes – Analyse – IEA 6 Dieses Diagramm zeigt mehr als 25 Jahre Lithiumproduktion nach Ländern | Weltwirtschaftsforum (weforum.org) 7 Aufgedeckt: Wie der Übergang der USA zu Elektroautos zu Umweltschäden führt | US-Nachrichten | The Guardian 8 Die große unbeantwortete Frage zu Lithiumbatterien – BBC Future 9 Das Lithium-Dreieck: Wo Chile, Argentinien und Bolivien aufeinandertreffen (harvard.edu) 10 Lithium und Lateinamerika sind der Schlüssel zur Energiewende | Weltwirtschaftsforum (weforum.org) 11 Umweltschützer schließen sich in ganz Argentinien zusammen, um den Bergbauboom zu stoppen – Gewaltlosigkeit betreiben | Gewaltlosigkeit fordern 12 Hardrock-Lithium vs. Sole – wie vergleichen sich ihre Kohlenstoffkurven? | Benchmark-Quelle (benchmarkminerals.com) 13 Zum Lesen abonnieren | Financial Times (ft.com) 14 Direkte Lithiumextraktion • Cleantech Lithium 15 Zusammenfassung – Die Rolle kritischer Mineralien bei der Umstellung auf saubere Energie – Analyse – IEA 16 Die Natrium-Ionen-Batterie kommt dieses Jahr in Serienautos – CleanTechnica

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