1. Was ist Lithium?
Lithium ist ein chemisches Element mit dem Symbol Li. Es ist das leichteste Metall auf der Erde und besitzt die kleinste Dichte der unter Standardbedingungen festen Elemente. Lithium kommt zwar relativ häufig auf der Erde vor, allerdings meist nur in sehr niedrigen Konzentrationen. An der Erdkruste hat es laut Forschern einen Anteil von 0,006 Prozent. Das silberweiße Leichtmetall verursacht bereits bei Berührung schwere Verätzungen und Verbrennungen. Den Namen Lithium bekam das Element, weil der schwedische Chemiker Johan August Arfwedson es in Mineralfunden 1817 entdeckt hat. „Lithos“ steht im Altgriechischen für „Stein“.
2. Wofür wird Lithium verwendet?
Bis auf die Anwendung als Schmiermittel (Mineralöl, angedickt mit Lithiumstearat) und in der Glasindustrie (Lithiumcarbonat oder Lithiumoxid) gab es lange kaum Anwendungen für Lithium. Das hat sich geändert: seit vielen Jahren ist das Batteriesegment das wichtigste Einsatzfeld von Lithium. Nicht nur für mobile Geräte wie etwa Smartphones oder Tablets, sondern zunehmend auch für Elektroautos.
Vor allem die westlichen Industrienationen und China elektrifizieren zunehmend ihren Verkehr, um die Luftqualität in den Städten zu verbessern und das Klima zu schützen. Im Vergleich zu 1990 möchte etwa die Bundesregierung die Emissionen im Verkehr bis 2030 um 40 bis 42 Prozent verringern. Dafür ist ein zunehmender Verzicht auf die fossilen Kraftstoffe Benzin und Diesel notwendig.
Fahrzeuge, die mit Strom fahren, benötigen in der Regel Lithium-Ionen-Batterien. Je größer die Ladungskapazität der Batterien, desto höher die Reichweite der E-Mobile. Rund zehn Kilo Lithium brauchen die Hersteller für die Batterien eines Elektroautos. Laut Schätzungen des United States Geological Survey (USGS) flossen 2023 87 Prozent des weltweit gewonnenen Lithiums in die Produktion von Akkus. Und die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien wächst immer weiter – auch in Deutschland.
Stand: Januar 2024; Quelle: US Geological Survey
3. Wie entwickelt sich die Nachfrage?
Lithium ist essenzieller Bestandteil von Akkus – für kleine Geräte wie Smartphones, aber auch für Elektroautos. Insbesondere wegen seiner Verwendung in der Elektromobilität entwickelt sich das Alkalimetall derzeit zum meistgefragten Rohstoff der Welt. Laut Expertenprognosen dürfte sich der weltweite Lithium-Bedarf gegenüber 2017 bis zum Jahr 2028 fast verzehnfachen, dann könnten jährlich rund 1,6 Mio. Tonnen Lithium für Akkus notwendig sein.
Ein wesentlicher Treiber der Nachfrage dürfte die zunehmende Elektrifizierung des Verkehrs sein. Im Juni 2022 hat die EU-Kommission das grundsätzliche Aus für den herkömmlichen Verbrennungsmotor ab 2035 beschlossen. Von diesem Jahr an müssen alle neuzugelassenen Autos emissionsfrei sein. Einzige Ausnahme: Neuwagen, die mit synthetischen Kraftstoffen, sogenannten E-Fuels fahren, sollen auch nach 2035 verkaufen werden dürfen.
Auch stationäre Stromspeicher, die Strom von Wind- und Solarparks in Phasen eines Überangebots zwischenspeichern können, kommen bislang nicht ohne Lithium-Ionen-Akkus aus. Für das Gelingen der Energiewende sind diese großen Batteriespeicher aber unverzichtbar – mit dem Ausbau erneuerbarer Energien wächst auch der Speicherbedarf von Ökostrom.
4. Wie viel Lithium gibt es auf der Erde?
Weltweit größter Produzent von Lithium ist derzeit Australien mit jährlich rund 40.000 Tonnen, große Mengen kommen auch aus Chile, China und Argentinien. Trotz des steigenden Abbaus ist vorerst nicht zu erwarten, dass Lithium knapp wird: Insgesamt werden die ökonomisch verwertbaren Reserven mit 14 Millionen Tonnen beziffert, die gesamten nachgewiesenen Ressourcen liegen bei rund 62 Millionen Tonnen.
Lithium-Vorkommen in Deutschland und Europa
Nachhaltiger Lithiumabbau in Bruchsal
Deutschland deckt seinen Bedarf an Lithium bislang vollständig über Importe. Aber auch hierzulande gibt es in einigen Regionen Lithium-Vorkommen. Geothermieanlagen zeigen zum Teil beachtliche Gehalte an Lithium im Tiefenwasser – die Frage ist einzig, wie es sich wirtschaftlich extrahieren lässt. Der EnBW ist es in Bruchsal in einem gemeinsamen Projekt mit LevertonHELM gelungen, Lithiumcarbonat mit extrem hoher Reinheit zu gewinnen.
5. Gibt es keine Alternative zu Lithium?
Viele Forscher beschäftigen sich derzeit mit der Frage, womit sich Lithium als Ladungsträger in Batterien ersetzen lässt.
Kein anderes Element bietet bisher ähnliche Eigenschaften für Batterieanwendungen in Elektromobilen wie Lithium. Der Rohstoff gilt als konkurrenzloser, auf absehbare Zeit unersetzlicher Ladungsträger. Chemie-Nobelpreisträger Michal Stanley Wittingham, dem entscheidende Beiträge zur Erforschung von Lithiumbatterien zuzuschreiben sind, rechnet damit, dass Lithium noch mindestens weitere zehn Jahre unverzichtbar für die Herstellung von wirtschaftlichen, langlebigen Akkus bleibt. Anders als etwa Kobalt: Der Anteil dieses Rohstoffs in Akkus könnte in den nächsten Jahren sinken. Erste Hersteller arbeiten bereits daran, Kobalt-freie Batteriezellen zu entwickeln.
In der Batterie der Zukunft könnten möglicherweise Feststoffe die bisherigen Elektrolyt-Lösungen ersetzen. Lithium-Ionen-Batterien wären dann Geschichte, meinen etwa die Wissenschaftler der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU). Prominentester Anwärter als alternativer Ladungsträger in Batterien ist Natrium. Die ersten Natrium-Ionen-Batterien gibt es bereits: Ende 2023 lief das erste Elektroauto mit dieser Technologie in China vom Band.
6. Wie umweltfreundlich ist die Lithiumgewinnung?
Die internationale Lithiumgewinnung ist durchaus umstritten. Kritiker nennen vor allem einen vermeintlich hohen Wasserverbrauch und CO₂-Emissionen als negative Umwelteinflüsse. Zwar sind die Umwelteinflüsse sicherlich nicht vergleichbar mit den hohen Belastungen bei der Produktion, dem Transport und der Nutzung von Erdöl als Energieträger und Kraftstoff – sie sind aber in jedem Fall zu berücksichtigen und zu minimieren.
Um etwa in Chile Lithium zu gewinnen, verdunstet aus der Tiefe abgepumptes Salzwasser in der Sonne. Ist 95 Prozent des Wassers verdunstet, bleibt im Rückstand Lithium übrig. Allerdings werde durch das Eindampfen auch der Schadstoffgehalt des Salzwassers aufkonzentriert, meinen Kritiker. Laut den Minenbetreibern hat die Nutzung der salzhaltigen Sole keine Auswirkungen auf die Süßwasserversorgung in den jeweiligen Fördergebieten. Das Salzwasser ist nicht für die landwirtschaftliche Nutzung oder als Trinkwasser geeignet. Die CO₂-Emissionen sind offenkundig gering, denn die Sonne sorgt beim Lithium aus Solewasser für das Eindampfen.
Anders bei Lithium aus australischen Tagebauen: Den hier bergbaulich gewonnenen Rohstoff transportieren die Förderer in der Regel zur Aufbereitung nach China. Dort wird es dann mit relativ hohem Energieaufwand verhüttet. Transportwege und Aufbereitungsschritte zur Nutzung in Lithium-Ionen-Akkus fließen in die CO₂-Bilanz ein.
Recycling von Lithium
Zwei neue Wege, Lithium zu gewinnen, könnten in Zukunft an Bedeutung gewinnen: das Recycling des Rohstoffs aus alten Batterien und die Gewinnung aus inländischen Quellen. Gesetzliche Vorgabe wie die Europäische Batterierichtlinie oder Bestimmungen zu Abfällen von Elektro- und Elektronik-Altgeräten dürften nach Einschätzung der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) mittelfristig zu einem Ausbau des Recyclings von Lithium führen. Das Problem: Für Lithium bestehen sehr hohe Reinheitsanforderungen bei der Verwendung in Batterien. Recycling-Lithium aus Altbatterien müsste erst in einem aufwändigen Verfahren aufbereitet werden, um es für neue Batterien nutzen zu können. Bereits heute möglich ist es jedoch, den Lebenszyklus von Lithium-Ionen-Batterien möglichst vollständig auszuschöpfen und beispielsweise gebrauchte Autoakkus als Second-Life-Batterien in stationären Speichern zu nutzen.