Lithium – das weiße Gold der E-Mobilität im 21. Jahrhundert. Lithium dient als grundlegender Rohstoff zur Herstellung von Batterien, mit denen E-Autos umweltschonend fahren. Doch was ist Lithium überhaupt? Welche Auswirkungen hat der Abbau dieses Rohstoffes wirklich für die Umwelt? Und an welchen alternativen, umweltfreundlichen Antriebsstoffen forscht die Industrie? Wir sagen es Dir in unserem ultimativen Fachartikel.
Inhaltsverzeichnis
- Was ist Lithium?
- E-Mobilität dank Lithium-Ionen-Akkumulator
- Welche Alternativen zu LIBs gibt es?
- Wie entsorge ich Lithium-Batterien nachhaltig und fachgerecht?
- Zusammenfassung Lithium-Batterien in der Elektromobilität
Was ist Lithium?
Bei Lithium handelt es sich um ein chemisches Element, welches Teil des Periodensystems ist. Dabei gehört es zu den Leichtmetallen, welches als Spurenelement Bestandteil von Mineralwasser ist. Als Alkalimetall ist es hautschädigend. In wässriger Lösung bilden sich die sog. Lithiumionen, die als Basis für die Batterieherstellung dienen.
Lithium dient als Grundlage für die Produktion der Lithium-Ionen Batterien. Diese Batterien begegnen uns so gut wie überall im Alltag, denn so ziemlich jede Batterie greift hierauf zurück. Und mit der Mobilitätswende – weg vom Verbrenner Motor, hin zur Elektromobilität – steigt die Nachfrage nach Lithium rapide.
Wo und wie wird Lithium gewonnen?
Bei Lithium handelt es sich um einen Rohstoff, der durch den Abbau aus Salaren – also lithiumhaltiges Salzwasser – gewonnen wird. Dabei wird das Salzwasser aus unterirdischen Seen an die Oberfläche befördert, um anschließend in dafür vorgesehenen Becken zu verdunsten.
In der weiteren Lithium-Abtrennung verdunstet die Salzlake, bis die erforderliche Konzentration von Lithium erreicht ist. Mit dem grobkörnigen Karbonat können dann in weiteren Schritte Lithium-Ionen-Akkumulatoren erzeugt werden.
Weltweit liegen die Litihum Reserven bei ca. 50 Millionen Tonnen. Das Hauptvorkommen befindet sich dabei im sog. „Lithium-Dreieck“. Dieses befindet sich zwischen Bolivien, Chile und Argentinien. Hier dienen die drei Salzseen der Atacama Wüste als größtes Reservoir.
Weitere Vorkommen befinden sich in Australien, China, den USA und Kanada. Aber auch in Deutschland wird der kostbare Rohstoff gewonnen. So befindet sich im Oberrheingraben das größte Vorkommen in Europa. Aber auch an der deutsch-tschechischen Grenze, im Erzgebirge, befindet sich eine große Menge Lithium im Boden.
E-Mobilität dank Lithium-Ionen-Akkumulator
Als Grundlage der diversen E-Fahrzeuge – allen voran E-Autos und E-Bikes – dienen die sog. Lithium-Ionen-Akkumulatoren bzw. Batterien (LIB). Diese sind für den Antrieb des Fahrzeugs notwendig und ersetzen weitestgehend den Motor eines Autos.
E-Mobilität ist die nachhaltigere Art der Fortbewegung, da keine umweltschädlichen CO2-Ausstoße mehr in die Atmosphäre gelangen. Somit haben E-Autos derzeit einen entscheidenden Vorteil zu Verbrenner Motoren.
Die Batterien für E-Autos zeichnet ihre hohe Energiedichte aus. Dies ermöglicht es ihnen, pro Kilogramm Batterie die meiste Energie zu speichern. Somit sind inzwischen auch recht akzeptable Reichweiten bei E-Autos möglich. Gleichzeitig wird verstärkt an der Weiterentwicklung gearbeitet, so dass Batterien eine schnellere Ladezeit als bisher erreichen und somit immer alltagstauglicher werden. Ein E-Familienauto ist daher inzwischen eine tatsächliche Lösung, um CO2-neutral Auto zu fahren.
Mehr über die Wirkungsweise von LIBs findest Du hier.
Welche Alternativen zu LIBs gibt es?
Ein großes, mitunter entscheidendes Manko von LIBs ist ihre Herstellung. Dieser Prozess ist leider nicht nachhaltig, zumal die Vorkommen von Lithium auch nicht endlos sind. Daher forscht und entwickelt die Autoindustrie fortlaufend alternative Antriebstechnologien, die nach Möglichkeit zu 100 % klimaneutral sind.
Eine der grundlegenden Voraussetzungen für alternative Antriebstechnologie für E-Autos & Co. ist die Kompatibilität des genutzten chemischen Elements. Dieses muss nämlich sowohl auf der Anoden-, als auch auf der Kathoden-Seite die passenden Voraussetzungen mitbringen, damit eine Batterie ein möglichst geringes Gewicht sowie zahlreiche Ladezyklen erreichen kann.
Mit Natrium-Ionen Akkumulatoren zu nachhaltigerer E-Mobilität
Auch die Natrium-Ionen Batterien dienen der Speicherung von Energie und sind somit eine Alternative für die Verwendung in Smartphones, Computern oder eben E-Autos.
Die Funktionsweise ist vergleichbar wie bei LIBs: die Natrium-Ionen wandern zwischen der Anode und Kathode der Zelle hin und her (Rocket-Chair Prinzip). Bisheriger Nachteil ist allerdings, dass – auf Grund der Natrium-Ion Größe sind sie elektrochemisch weniger stabil – Natrium-Ionen Batterien weniger Ladezyklen erreichen sowie beim Aufladen gesundheitsschädlich sind.
Für Natrium-Ionen Akkumulatoren spricht hingegen, dass Natrium viel größere Ressourcen hat, umweltschonender gewonnen werden kann und auch andere Begleitmaterialien, wie z. B. Kobalt oder Kupfer nicht benötigt.
Natrium gilt als großer Hoffnungsschimmer für die Elektromobilität bzw. als Ersatz für LIBs in kleineren Geräten und wird inzwischen sehr aktiv erforscht.
Können E-Fuels eine Alternative zur E-Mobilität werden?
Die verschiedenen Wege, E-Mobilität als klimaneutrale zukünftige Form der Fortbewegung zu etablieren, müssen nicht zwangsläufig der einzigen Möglichkeiten sein.
Ein anderer Ansatz sind die sog. E-Fuels. Diese Arten des Kraftstoffes, flüssig oder in Form von Gas, werden mittels Elektrolyse hergestellt.
E-Fuels können in Verbrenner Motoren angewendet werden, was einen kompletten Umbau erspart. Ähnlich wie bei E-Autos, stoßen E-Fuels keine CO2-schädlichen Abgase aus.
Auch hier wird eifrig geforscht. Allen voran Porsche, die mit E-Fuels eine mögliche Alternative zu E-Autos auf die Straße bringen.
Wie entsorge ich Lithium-Batterien nachhaltig und fachgerecht?
Neben der Herstellung, ist auch die Entsorgung von LIBs eine aus Klimaschutz entscheidenden Fragen. Wie steht es um die fachgerechte Entsorgung und gibt es einen umweltfreundlichen Kreislauf hierbei?
Grundsätzlich gilt, jegliche Batterien und Akkus – gleich welchem Gerät sie entstammen – sachgerecht in Sammelboxen zu entsorgen. Dies ist im Handel bzw. bei kommunalen Deponien möglich.
Der gesetzliche Stand bei LIBs ist derzeit so, dass 50 % des Materials eines solchen Akkus wiederverwertet werden muss! Das klingt erstmal gut. Problem ist, dass es – dank fehlender Norm – verschiedene Bauweisen für die Batterien gibt, was das Recyceln enorm erschwert und ein manueller Demontage Prozess erforderlich ist.
Für die Zukunft der E-Mobilität ist aber ein umweltfreundlicher, möglichst klimaneutraler Recyclingprozess von größter Bedeutung. Hierfür ist ein erster Schritt, dass die Hersteller von E-Autos verpflichtet sind, die Akkumulatoren kostenfrei zurückzunehmen. Weitere Schritte sind verbesserte Demontagelinien in den Recyclinganlagen sowie die Weiterverwendung als Stromspeicher für private Haushalte („Second-Life Batterien“).
Mit steigendem Absatz von E-Autos weltweit, wird auch in der Entsorgung massiv geforscht und der Prozess verbessert. Die Ansätze jedenfalls sind da.
Zusammenfassung Lithium-Batterien in der Elektromobilität
Die LIBs sind die derzeit fokussierte Antriebstechnologie in der E-Mobilität. Dass der Rohstoff an sich nicht zukunftsträchtig ist, ist klar. Dafür reicht allein sein Vorkommen auf der Erde nicht aus.
Dass Batterien mittelfristig die führende Technologie werden, ist kaum noch aufzuhalten. Die Mobilitätswende ist bereits in vollem Gange. Jetzt geht es darum, sich nicht nur CO2-neutral fortzubewegen, sondern auch den gewählten Rohstoff bzw. Material(zusammensetzung) zu 100 % klimaneutral zu gewinnen, weiterzuverarbeiten und recycelbar zu machen.
Grüne Grüße, Richard.