Lithium, der flüssige Schatz am Oberrhein

Die Energiewende ist vor allem auf gute Speichermedien angewiesen. Leistungsfähige Akkus sollen vor allem die wachsende E-Auto-Flotte antreiben. Die Gewinnung des Metalls Lithium für Lithium-Ionen-Akkus aber ist umweltbelastend und bringt Europa in geopolitische Abhängigkeit von den Förder- und Produktionsländern.

Wenn sich Prognosen als zutreffend erweisen, könnte Europa in Zukunft einen Teil seines Bedarfs selbst fördern. Im Oberrheingraben zwischen Basel und Frankfurt lagern die bisher grössten entdeckten Lithium-Vorkommen Europas in Form von Thermalwasser. Nach Angabe des Unternehmens Vulcan Energie geht es um 15 Millionen Tonnen Lithium. Das ist eine Schätzung, aber so oder so viel.

Das deutsch-australische Unternehmen will Lithium mit Geothermie gewinnen, als Begleitprodukt der Energiegewinnung. Das Verfahren wäre nicht nur sehr umweltschonend, sondern sogar klimaneutral, kündigt Vulcan Energie an. Den Energiebedarf der Produktion will der Geologe Horst Kreuter, Geschäftsführer von Vulcan Energie, laut der deutschen «Tagesschau» durch Geothermie decken. 

Bisher kommt das weltweit so geschätzte Metall grösstenteils aus dem Ausland. Die grössten Lithiumvorkommen weltweit gibt es im Dreiländereck zwischen Chile, Bolivien und Argentinien und in Australien, wo zusammen 80 Prozent des Abbaus stattfindet. Die weltweite Produktion lag 2020 bei 82’000 Tonnen Lithium. Der Preis für eine Tonne Lithiumcarbonat hat sich seit Anfang des Jahrtausends vervielfacht, Tendenz: weiter steigend.

Lithiumabbau wird als umweltschädlich kritisiert

Lithium kommt in zwei Formen vor: in lithiumhaltigen Solen, also salzigem Thermalwasser, und in Festgesteinen. Gewonnen wird es im Bergbau (Australien) oder durch Auswaschen und Verdunstung (Bolivien/Chile/Argentinien).

Beide Verfahren werden kritisiert, weil sie wenig umweltfreundlich sind, Abraum verursachen, viel Energie brauchen (Australien) und sehr viel Wasser benötigen (Chile). Die Verdunstungs-Methode ist dazu wetterabhängig und dauert lange. Das saubere Klima am einen Ende der Welt wird so zum Umweltdesaster am anderen Ende.

China raffiniert Lithium aus Rohgestein, das aus Nord- und Südamerika sowie aus Australien stammt. Wegen der Transportstrecken ist auch das nicht gerade klimafreundlich. In Asien befinden sich auch die grossen Batteriehersteller.

In Europa kommt Lithium in beiden Formen vor. Grosse Lagerstätten befinden sich zum Beispiel im sächsischen Zinnwald im Erzgebirge (125‘000 Tonnen Lithium), in Wolfsberg zwischen Klagenfurt und Graz in Österreich (10 Millionen Tonnen), in Tschechien (1,3 Millionen Tonnen), Finnland, Serbien, Spanien und Portugal. Ausgebeutet werden sie bisher kaum oder es war bisher nicht lohnend. In der Schweiz gibt es eventuell Thermalwasser, das Lithium enthält. Ob und wieviel davon, müsste durch Probebohrungen festgestellt werden.

Das «weisse Gold» als Nebenprodukt der Geothermie

Die Lithium-Gewinnung am Oberrhein soll das ändern. Aus bis zu 200 Grad heissem Thermalwasser, das in Geothermieanlagen aus bis zu vier Kilometern Tiefe aus der Erde kommt, soll durch Filtern Lithium gewonnen werden. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hat bereits ein Patent auf das Filterverfahren angemeldet. Nach dem Filtern wird das erkaltete Wasser wieder in den Boden gepumpt. Damit gibt es keinen Abraum, der Energiebedarf der Anlagen wird durch Geothermie gedeckt.

Das Vulcan-Modell könnte theoretisch mehrere tausend Tonnen Lithium pro Jahr fördern. Eine Testanlage ging 2020 in Betrieb und arbeitet laut Kreuter «sehr erfolgsversprechend». Bis 2025 will Vulcan Energie 40‘000 Tonnen Lithiumhydroxid im Jahr produzieren, genug für eine Million Autobatterien. Die Ausbeute der ersten Projektphase ist laut Kreuter schon verkauft.

In Insheim bei Landau in Rheinland-Pfalz sollen es erst einmal um die 1200 Tonnen Lithiumcarbonat pro Jahr sein, das entspräche 230 Tonnen Lithium, hat das Schweizer «Tagblatt» recherchiert.

Gegner fürchten Erdbeben und Umweltschäden

Kaum Flächenverbrauch, Null-CO₂-Bilanz und Unabhängigkeit vom Weltmarkt bei einem der gefragtesten Rohstoffe der Welt?Und das auch noch genau dort, wo in der Fahrzeugindustrie viel davon gebraucht wird. Das klingt fast zu schön, um wahr zu sein.

Ist es vielleicht auch. Laut Vulcan Energie sind derzeit fünf Geothermie-Kraftwerke im Bau, die Genehmigung für die Tiefenbohrung ist laut «Tagesschau» aber noch nicht ausgestellt. Im Rheingraben in der Nähe von Karlsruhe gibt es Widerstand.

Gegner des Projektes befürchten Umweltverschmutzung, Gebäudeschäden und Erdbeben. Was nicht ganz unbegründet ist: In Basel und im badischen Staufen wurden deshalb Geothermieprojekte eingestellt. Vulcan Energie argumentiert, dass die Bohrungen im Rheingraben viel tiefer gehen als in Basel oder Staufen und das Risiko deshalb viel kleiner sei.

Mehrere Lithium-Projekte in Europa stehen wegen Protesten still

Schon mehrere Lithiumprojekte in Europa wurden gross angekündigt, sind aber inzwischen eingefroren oder gestoppt, obwohl die EU die Gewinnung schon aus geopolitischen Gründen fördert, berichten unter anderen «Basic Thinking» und die «Wirtschaftswoche», letztere mit dem bezeichnenden Titel «Hier versandet gerade Europas Lithiumboom».

In Loznica in Serbien, wo seit Jahren Lithium abgebaut wird, klagen mehrere Nichtregierungsorganisationen. Sie werfen den Abbauunternehmen Verstösse gegen Umweltgesetze und Korruption vor. Im Norden Portugals stehen 2017 begonnene Erschliessungsarbeiten wegen massiver Proteste von Anwohnern still.

Der Stadtrat der spanischen Stadt Cáceres weigert sich, einem australischen Bergbauunternehmen die Genehmigung für den Lithiumabbau auszustellen. Nicht weit entfernt in Cañaveral steht Lithium Iberia einem Bürger-Aktionsbündnis gegenüber. Einzig in Cornwall, England, gibt es bisher keinen Widerstand. Allerdings ist nicht klar, ob und wieviel Lithium es dort gibt.

Der Run aufs «weisse Gold»

Einige Experten werfen Vulcan vor, die Prognosen zur Lithiumausbeute seien allzu optimistisch angesetzt. Ob sich Lithium zu einem konkurrenzfähigen Preis im Oberrheingraben fördern lasse, sei ebenfalls fraglich. Die Produktion in Chile und Bolivien sei im Vergleich viel günstiger, Konsumenten seien eher nicht bereit, den Mehrpreis für «saubere» Akkus zu bezahlen.

Würden die optimistischen Prognosen wahr, könnte der Oberrheingraben die gesamte deutsche Batterieindustrie versorgen, was einem Viertel des europäischen Marktes entspricht. Aber auch wenn der Oberrheingraben nicht das «Lithium Valley» Europas würde, den europäischen Markt stärken würde auch eine kleinere Ausbeute als angepriesen. Die EU hat Lithium als «kritischen Rohstoff» eingestuft, schon aus politischen Gründen.

Im August 2021 verkündete Vulcan Energie eine Vereinbarung mit der Renault-Gruppe, die sich verpflichtet hat, ab 2026 fünf Jahre lang Lithium abzunehmen.

Andere Unternehmen in Europa versuchen bei der Erschliessung vor allem schnell zu sein. Der Lithiumabbau im sächsischen Erzgebirge soll 2025 beginnen, in klassischem Bergbau, also deutlich weniger umweltfreundlich. Im österreichischen Kärnten gibt es ebenfalls Pläne, eine Machbarkeitsstudie steht aber noch aus.

Und wer macht aus Lithium dann Akkus?

Ein Berg Lithium, sei er kleiner oder grösser, ergibt aber noch keine Batterie. Die grössten Batteriehersteller sitzen in Japan, China und Südkorea. Weniger als ein Prozent aller E-Auto-Batterien wird in Europa hergestellt, stellte McKinsey 2018 fest. Bis 2025 wären 30 europäische Giga-Factories notwendig, um sich am internationalen Markt behaupten zu können, analysierte «Business Insider» 2020.

Autobauer hielten sich mit der Batterieproduktion bisher zurück und kauften ihre Akkus auswärts ein. Das könnte bedeuten, dass europäisches Lithium ins Ausland transportiert wird und als Batterie zurückkäme. Der Umweltvorteil wäre dann natürlich futsch.

Nach Plänen der EU soll sich das ändern. Für die Forschung an Batterien haben beispielsweise Varta und BMW Millionen von Fördergeldern bekommen. Zuschüsse für den Bau von Batteriefabriken bekommen beispielsweise PSA, Total und die BASF. Und da wäre noch Tesla, das angekündigt hat, Batterien für seine E-Autos selbst zu produzieren. 2020 waren laut «Business Insider» 19 europäische Batteriefabriken in Planung.

Und was ist mit Recycling?

Vernünftiger wäre es ohnehin, den begehrten Stoff zu recyclen. Lithium-Recycling aber ist schwierig und bisher noch nicht lohnend, zum Teil deshalb, weil es noch nicht genügend gebrauchte Li-Ionen-Akkus gibt. Bis etwa 2040 dürfte das nach Schätzungen auch so bleiben, es sei denn, die Wiedergewinnung wird stark vereinfacht. Hoffnungsvolle Pilotprojekte dazu gibt es, eines davon auch in der Schweiz, berichtet «Watson».

Gibt’s keine Alternativen?

An Alternativen zu Lithium-Ionen-Akkus wird geforscht, beispielsweise an Natrium-Ionen-Akkus. Allerdings sind Erfolge nicht in den nächsten Jahren zu erwarten. Natrium ist sehr viel häufiger als Lithium, es ist zum Beispiel Bestandteil von Kochsalz (Natriumchlorid). Natrium-Ionen-Akkus könnten auch auf weitere problematische Metalle wie Kobalt verzichten, sind bisher für E-Auto-Batterien aber noch nicht leistungsfähig genug.