Wirtschaftsspiegel 2021: Aufbruch

GRÜNES LICHT
FÜR SAUBERE
POWER
Für die Produktion von wiederaufladbaren
Akkus und Batterien werden
jedes Jahr Millionen Tonnen Lithium
gefördert – bislang meist außerhalb
Europas unter ökologisch fragwürdigen
Bedingungen. Neu entwickelte Verfahren
– mit einer erheblich besseren
CO2-Bilanz – können in absehbarer
Zeit nun aber auch hierzulande einen
wirtschaftlichen Abbau möglich
machen. Lithium soll dabei in Geothermieanlagen
aus den Tiefen des
Oberrheingrabens gefördert werden.
Aktuell importiert Deutschland den
begehrten Rohstoff, der vor allem für
die Produktion von Batteriezellen für
Elektrofahrzeuge gebraucht wird, aus
den typischen Förderländern Chile,
Argentinien und Australien. Das soll
sich ändern. Für das Klimaschutzprogramm
der Bundesregierung stehen
innovative Verfahren zur Herstellung
E-MOBILITÄT WIRD
NACHHALTIGER
Lithium-Ionen-Akkus sind aus dem täglichen Leben kaum mehr wegzudenken. Aber wie klimafreundlich sind
die Lithium-Batterien, die in Autos, Fahrrädern & Co. verbaut sind? Fakt ist: Die Umweltbilanz beim Lithiumabbau
hängt massiv davon ab, wo und wie das Metall abgebaut wird.
dringend benötigter Rohstoffe in
Europa ganz oben auf der Liste.
WEISS WIE SCHNEE –
DER ROHSTOFF LITHIUM
Das leichteste Metall der Welt
gehört zu den „nicht nachwachsenden“
Rohstoffen. Auffinden lässt sich
die seltene Erde in mineralischem
Gestein und Salzwüsten. Im „Lithium-
Dreieck“ – eine Grenzregion zwischen
Argentinien, Bolivien und Chile – sind
große Lithium-Vorkommen von weltweiter
Bedeutung in ausgetrockneten
Salzseen zu finden.
Mehrere Studien belegen, dass in
einigen mitteleuropäischen Thermalwasserreservoiren
beachtliche Anteile
an Lithium im Tiefenwasser zu finden
sind – die Frage ist, wie es aufbereitet
werden kann. Ein Pilotprojekt des
Karlsruher Instituts für Technologie
(KIT) beschäftigt sich ausführlich damit,
die notwendigen technischen und
wirtschaftlichen Grundlagen für eine
Lithiumproduktion aus heißem Thermalwasser
in Deutschland zu schaffen.
DIE GEWINNUNG
Das lithiumhaltige Grundwasser in den
salzhaltigen Wüstengebieten wird in
extra angelegte Becken hochgepumpt.
Durch Verdunstung des Grundwassers
über mehrere Monate gewinnt man
Lithium-Karbonat, das dann weiterverarbeitet
wird. Das belastet nicht nur
die Umwelt, sondern wirkt sich auch
negativ auf die Lebensbedingungen der
lokalen Bevölkerung aus.
LITHIUM AUS
THERMALWÄSSERN
In der Geothermieanlage Bruchsal,
die das Energieunternehmen EnBW
gemeinsam mit den Stadtwerken
Foto stock.adobe.com – Matyas Rehak
Bruchsal seit 2010 betreibt, wird
Tiefenwasser für Wärme und Strom
gefördert und nach der thermischen
Nutzung wieder zurückgeführt. Dabei
werden rund 800 Tonnen Lithiumchlorid
pro Betriebsjahr ungenutzt wieder
ins Erdreich gefördert. Um den Lithiumgehalt
in Thermalwässern effizient zu
nutzen, entwickelte die EnBW gemeinsam
mit dem KIT ein Verfahren, mit
dem sich das im Tiefenwasser gelöste
Lithium nachhaltig gewinnen lässt.
Aus Schichten zwischen 3.000 und
5.000 Metern Tiefe wird das zwischen
160 und 180 Grad Celsius heiße Thermalwasser
an die Oberfläche befördert,
das dann durch einen Wärmetauscher
geht. Parallel zum regulären Geothermiebetrieb
setzen Wissenschaftler ein
Ionensieb ein, um den Rohstoff Lithium
zu isolieren. Eine echte Chance also,
der Elektromobilität zu einem wirklich
grünen Fußabdruck zu verhelfen und
die Wirtschaftlichkeit solcher Anlagen
zu steigern.
BATTERIE RECYCLING –
GEHT DAS?
Zukünftig sollen die äußere Form,
optimierte Rohstoffkreisläufe und eine
Mehrfachnutzung die Lithium-Ionen-
Batterien nachhaltiger und sicherer
machen. Wichtige Grundlagen dafür
schaffen Wissenschaftler des Bereichs
Verfahrenstechnik und Materialwissenschaft
am KIT mit ihrer Forschung
zum Batterielebenszyklus.
Batteriezellen mit einer dauerhaft
hohen Leistungsfähigkeit können den
ökologischen Fußabdruck z.B. in der
Elektromobilität erheblich verringern.
Denkbar ist auch, solche Zellen nach
Gebrauch weiter zu nutzen, etwa in
großen Netzspeichern. Doch nicht
alle Zellen sind für solche „Second-
Life-Szenarien“ geeignet, der Langzeitbetrieb
erfordert das perfekte
Zusammenspiel zahlreicher Komponenten
und Materialien: „Beim
dauerhaften Laden und Entladen einer
Batterie finden unweigerlich auch
unerwünschte Reaktionen statt“, sagt
Professor Hans Jürgen Seifert vom
Institut für Angewandte Materialien –
Angewandte Werkstoffphysik des KIT.
„Wenn das ihr Verhalten nachteilig
beeinflusst, spricht man von Degradation
oder Alterung. Man kann sie
nicht ganz verhindern, aber durch ein
entsprechendes Zelldesign verzögern
und abmildern.“
Seifert und sein Team analysieren
zudem die Zersetzungsmechanismen
der Batterieflüssigkeiten (Elektrolyt).
Dazu müssen hochpräzise Messungen
durchgeführt werden. Ziel des
Projektes sind präzise Vorhersagen
zum Zellverhalten bei der Nutzung,
erklärt Seifert: „Mit unseren Modellen
können dann sichere und nachhaltige
Batterien entwickelt und zügig auf den
Markt gebracht werden.“
ANGELIKA SCHMIED
www.wvs.de
ZERO CARBON LITHIUM®
PRODUKTION – VULCAN
ENERGIE RESSOURCEN GMBH
DR. HORST KREUTER,
GRÜNDER UND
GESCHÄFTSFÜHRER
Heißer Rohstoff auf dem Weg
zum Erfolg: Bei Vulcan werden die
sehr warmen Thermalwässer des
Oberrheingrabens zur Herstellung
des hochwertigen Zero Carbon
Lithium® genutzt und die nebenbei
erzeugte, überschüssige Energie
in das öffentliche Wärme- und
Stromnetz eingespeist. Durch die
Stromproduktion aus erneuerbarer
Energie ist der gesamte Prozess unabhängig
von fossilen Brennstoffen
und verbraucht nur wenig Wasser
und Fläche. Schon in drei bis vier
Jahren könnte das Unternehmen
erhebliche Mengen Zero Carbon
Lithium® für die Herstellung von
nachhaltigeren Batterien liefern.
www.v-er.eu
Oberfläche der größten Salzebene
der Welt, Salar de Uyuni, Bolivien.
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