Das Lithium-Dreieck – eine trockene, heiße Region im Länderdreieck von Bolivien, Chile und Argentinien. Weiße Wüsten prägen die Landschaft, ausgetrocknete Salzseen, unter denen mehr als die Hälfte der weltweiten Lithium-Vorräte stecken.

Lithium ist einer der wichtigsten Stoffe in modernen Akkus, denn er lässt sich nicht ersetzen. Kobalt, Graphen, Aluminium – immer gibt es eine alternative Bezugsmöglichkeit oder einen Ersatzstoff. Aber ohne Lithium keine Lithium-Ionen-Akkus.

Mangels Alternativen stürzen sich also alle Batteriehersteller auf diesen Rohstoff. Mittlerweile sind Stromspeicher die Lithiumverbraucher Nummer 1. Rund 30 Prozent der Produktion landen inzwischen dort – mittlerweile mehr als in Produkten aus Glas- und Keramik. Noch sind Akkus für Laptops und Smartphones der Haupteinsatzzweck von Lithium-Akkus, aber das dürfte sich mit der Verbreitung der Elektromobilität in den kommenden Jahren schnell ändern.

Bei der Gewinnung von Lithium werden große Mengen Salzlauge aus der Erde gepumpt und verdunstet. Entnimmt man zu viel, sinkt das Grundwasser.

So sieht der Lithiumabbau in Bolivien aus:

Hightech-Metalle unter der Salzkruste Der Salar de Uyuni in Bolivien gilt als größte Lithiumreserve der Welt. Hier will Bolivien die Grundlage für eine Batterieindustrie fördern. © Ministerio de Energías Bolivia Sole aus dem Boden Die Sole (englisch „Brine“) fließt in ein Evaporations-Becken im Salar de Uyuni. © Yacimientos de Litio Bolivianos Begehrtes Vorprodukt Aus Lithiumcarbonat kann später reines Lithium gewonnen werden, dass an Zellfertiger verkauft werden kann. © Yacimientos de Litio Bolivianos Das Lithium im Land behalten Boliviens Präsident Evo Morales am Steuer eines Elektroautos, das in einer Pilotfabrik für Lithiumbatterien in La Palca gebaut wurde. Morales hat erklärt, dass die Lithiumreserven nicht wie Öl einfach verkauft werden sollen. © Ministerio de la Presidencia

In einer viel beachteten und auch von Wissenschaftsmoderator Harald Lesch zitierten ZDF-Reportage mit dem Titel „Der wahre Preis der Elektroautos“ besuchte ein Kamerateam nicht nur eine wilde, nicht angemeldete Kobaltmine (deren Kobalt nicht in einem deutschen Elektroauto landen dürfte), sondern auch die größte Lithiummine der Welt. „Richtig kacke“ sei der Abbau in der Atacama, sagt Lesch etwas unwissenschaftlich. Hat er recht und Lithiumgewinnung ist ökologisch noch schlimmer als die Ölförderung?

Wie viele Liter Wasser verdunsten für mein Auto?

Ein Forscherteam des irischen Institute of Technology Carlow hat sich die Rohstoffförderung unter ökologischen Aspekten angeschaut und kommt zu dem Schluss: „Moderner Bergbau kann Mineralien ohne große Umwelteffekte abbauen.“ Die dazugehörige Studie ist erst im September im Fachblatt Resources erschien.

Darin heißt es weiter: „Schlecht betriebene Bergbauvorhaben, oft kleinere Unternehmungen, haben ein Umweltproblem-Vermächtnis hinterlassen.“ Der Kohlebergbau in Indien, Goldminen in Südamerika oder die erwähnte informelle Kobaltgewinnung im Kongo – sie alle haben am Bergbau-Ruf gekratzt. Der Lithiumabbau hingegen habe „einen vergleichsweise kleinen Umwelteffekt, auch verglichen mit dem Abbau von Platin und Seltenen Erden.“

Die wichtigsten Lithium-Fachbegriffe

Salar Salar de Uyuni oder Salar de Atacama – wer hier an salzige Wüstennächte denkt, liegt richtig. Die Salare sind große Salzseen, bei denen die Flüssigkeit aber auch unter der kargen Oberfläche liegen kann. Und in dieser Flüssigkeit, der Sole, steckt das Lithium. Besonders in den Salzseen in Südamerika.

Evaporation Bei der „solaren Evaporation“, wie sie häufig in Südamerika vorgenommen wird, scheint die Sonne so lange auf große Becken voller Lithiumsole, bis ein großer Teil der Flüssigkeit verdunstet ist. Das kann längere Zeit dauern. Übrig bleibt eine gelartige Flüssigkeit, die Mineralien in konzentrierter Form enthält.

Li-Ionen-Akkus Lithium ermöglicht Akkumulatoren mit hoher Energiedichte, guten Ladeeigenschaften und vergleichsweise hoher Sicherheit – deswegen haben sie sich mittlerweile am Markt durchgesetzt. Ihren Namen haben die Lithium-Ionen-Batterien von den Ionen in den reaktiven Materialien. Das Lithium lässt sich übrigens wiederverwerten – dennoch forschen Wissenschaftler bereits an anderen Energiespeichern, die zum Beispiel nur mit Salzwasser oder mit Keramik funktionieren könnten.

Lithiumsole Unter den lateinamerikanischen Salzseen, den Salaren, befindet sich eine salzige Flüssigkeit, in der sich auch geringe Mengen Lithium befinden. Im Grunde ist es kein Problem, diese Sole zu nutzen – nur wenn zu viel entnommen wird, sinkt auch der Grundwasserpegel. Insbesondere in regenarmen Gebieten kann das zum Problem werden, etwa für Landwirte und Minen, die das Wasser abpumpen. Auch können kleine Wasserstellen vertrocknen und Tieren so das Trinkwasser fehlen.

Hauptproblem aber bleibe das knappe Wasser – vor allem für Rinderbauern, die größtes Interesse an den Wasservorkommen haben und wegen des Konkurrenten um ihre Herden fürchten. Ein Austrocknen der Wasserstellen könnte aber auch die örtliche Fauna ins Ungleichgewicht und den Flamingokolonien in der Region den Tod bringen. „Beim Lithiumabbau kann es, wie bei jedem Bergbau, zu Umwelteinflüssen kommen, wenn er schlecht umgesetzt ist“, schließen die Autoren ihre Untersuchung.

Zwei Millionen Liter Sole – oder nur ein Zehntel?

Viele Medien nennen einen Wert von rund zwei Millionen Litern Sole pro gewonnener Tonne Lithium. (Wir unlängst übrigens auch.) Eine oft genannte Quelle für diese Zahl ist eine Aussage des forensischen Geologen Fernando Díaz im Magazin „Exactamente“ der Universität Buenos Aires aus dem Jahr 2011.

Darin heißt es, „dass die Lithium-Konzentration in der Sole gering ist und zwischen den Salzseen variiert – von einigen zehn Teilen pro Million (ppm) bis hin zu etwas mehr als eintausend, mit Durchschnittswerten von 600 ppm im Salar de Uyuni und 500 ppm im Salar del Hombre Muerto.“

Dazu sagt Diaz: „Nach diesen Werten kann geschätzt werden, dass für jede Tonne gewonnenes Lithium etwa zwei Millionen Liter Wasser verdunsten.“ Leider führt er seine Schätzung nicht aus – denn sie ist sehr ungenau. Gut möglich, dass er sich auf eine ebenfalls 2011 erschienene internationale Studie bezieht, die das US-Journal „Economic Geology“ veröffentlichte.

In ihr untersuchten die Forscher die Sole an verschiedenen Orten und geben auch den Lithium-Gehalt pro Liter an. Sie kamen dabei auf die Werte, die Diaz für die von ihm genannten Orte anführt. Aber an anderen Förderorten wie etwa der Salar de Atacama ist die Lithium-Konzentration wesentlich höher, sodass in Summe und rein rechnerisch bei der Lithium-Gewinnung statt zwei Millionen nur noch 0,4 Millionen Liter Wasser verdunsten.

Neue Technologien reduzieren den Verbrauch

Aber das Wasser geht auch nicht gänzlich verloren: Denn es verdunstet nicht komplett, da Lithium aus der noch feuchten Sole extrahiert wird. Und der verbleibende Rest wird wieder in den Boden gepumpt. So erklären sich auch andere Zahlen.

Die ZDF-Reporter sprechen von 21 Millionen Litern Solewasser, die im chilenischen Salar de Atacama täglich für Lithium abgepumpt werden. Die Anlage, die sie zeigen, wird vom Unternehmen SQM betrieben, das in seinem Geschäftsbericht 2017 (pdf) angibt, etwa 48.000 Tonnen Lithiumcarbonat im Jahr zu fördern. Täglich 130 Tonnen, aus denen am Ende etwa 23 Tonnen reines Lithium werden. Je nach Verlusten auch rund zwei Tonnen mehr oder weniger. Der Wasserverbrauch pro Tonne Lithium liegt damit bei deutlich unter einer Million Liter Sole; eher bei 900.000 Liter.*

Die großen Solebecken des Salar de Atacama im Norden Chiles

Um diese Becken zu füllen, pumpt SQM eine Menge Sole aus dem Boden. Das ehemalige Staatsunternehmen gehört heute den Pinochet-Erben und steht nicht nur wegen des Wasserverbrauchs in der Kritik.

© SQM

Leider ist die ZDF-Doku auch an anderen Stellen ungenau. Denn im Salar gibt es noch mehr Unternehmen, die Lithium fördern, etwa Albemarle aus den USA. Rechnet man deren Produktion auf die 21 Millionen Liter um, sinkt der Wasserverbrauch pro Tonne weiter.

Neben dem Zurückpumpen der Sole nach der Lithiumextraktion gibt es weitere Gründe, die für einen geringeren Wasserverbrauch pro Tonne sprechen. SQM hat nach eigenen Angaben ein Wassermanagement mit anderen Minenbetreibern am Salar umgesetzt. Dabei wird ein Teil des Grundwassers durch Wasser aus dem Pazifik ersetzt. Konkurrent Albemarle gibt an, durch technische Innovationen zudem künftig mehr Lithium bei gleichem Soleverbrauch zu gewinnen. Es ist also wahrscheinlich, dass der Wasserverbrauch inzwischen längst weiter gesunken ist, während bei uns die Debatte noch mit Zahlen aus dem Jahr 2011 geführt wird.

Allerdings: Albemarle und SQM werfen sich auch gegenseitig vor, heimlich mehr Sole zu entnehmen als erlaubt. So lässt sich der Ertrag natürlich auch steigern. Die zuständige Wasserbehörde geht diesen Vorwürfen derzeit nach. Die Messbarkeit ist schwierig, weil aus dem Salar de Atacama ohnehin in jedem Jahr 145 Millionen Kubikmeter Wasser durch Sonneneinstrahlung verdunsten. Zudem werden aus der Sole auch andere Mineralien, etwa Kaliumsalze, gewonnen. Deren Anteil wird bislang aber der Lithiumgewinnung zugerechnet.

Und längst nicht jeder Salar braucht überhaupt ein solches Wassermanagement: Heiner Marx vom deutschen Ingenieursdienstleister K-Utec, der die Lithiumförderung in Bolivien mitentwickelt, erklärt: „Am bolivianischen Salar de Uyuni gibt es drei Monate Regenzeit, mit einem Wasserüberstand von bis zu einem halben Meter, sodass der Verbrauch bei der Solarevaporation mehr als ausgeglichen wird.“

Lithium: Wasserverbrauch wie Benzinverbrauch

Aber von wie viel Lithium und damit Wasser reden wir überhaupt bei einem Elektroauto? 12 Kilogramm gibt Tesla für sein Model S (86 kWh) an. Eine Studie der Forscherin Linda Ellingsen ermittelte 2014 für den Akku eines Ford Focus Electric (27 kWh) einen Lithiumanteil von 19 Kilogramm. Aktuell liegt der Durchschnitt bei etwa 15 Kilo. Damit wäre ein Akku im günstigsten Fall für einen Sole-Verbrauch von etwa 6000 Litern verantwortlich – im ungünstigsten Fall für rund 30.000 Liter.

Im Akku steckt natürlich nicht nur Lithium – Hauptbestandteile sind Aluminium und Kupfer, die aber zum großen Teil aus wiederverwertetem Material bestehen. Welche Emissionen die Einzelteile des Akkus verursachen, haben wir übrigens hier ausgerechnet. Auch Kobalt, Nickel und Kupfer stecken in der Batterie und stammen oft aus denselben Ausgangs-Erzen. Mit dem Kobaltabbau haben wir uns in einer Reihe ausführlich beschäftigt.

Das große Klima-Rennen: Verbrenner vs. E-Auto Elektroautos sorgen für saubere Stadtluft. Das Klima belasten sie trotzdem, denn Strom und Batterie verursachen CO2-Emissionen. Wir haben aktuelle Studien verglichen, jüngste Ökobilanzen eingerechnet, um herauszufinden: Ist das E-Mobil umweltfreundlicher als der Verbrenner? Emissionen

Doch ob nun 6000 oder 30.000 Liter Sole in einer Wüste – das ist immer noch viel, keine Frage. Aber dem stehen zwischen 10.000 und 30.000 Liter Benzin oder Diesel gegenüber, die über seine Laufzeit in einen Verbrennungsmotor fließen. Es handelt sich also um etwa dieselbe Menge, aber mit einem Rattenschwanz an Folgen. In Nigeria sind durch die Erdölförderung Mangroven, Sümpfe, Flussarme und Trinkwasser verseucht. Und vor Mexiko verendeten nach der durch die Explosion der Förderplattform Deepwater ausgelösten Ölpest 2010 Millionen Vögel und Fische.

Und die 21 Millionen Liter im Salar sind nur ein Dreißigstel der Menge Wasser, die im Lausitzer Braunkohlerevier täglich abgepumpt werden muss. Schwierig, da lateinamerikanischen Staaten die Lithiumförderung vorzuwerfen.

Verantwortung der Politik

Nicht alle Förderprojekte sind so umstritten wie das in Chile, wo mit SQM ein ehemaliges Staatsunternehmen agiert. In Bolivien geht Präsident Evo Morales einen anderen Weg. „Für mich zeigt Bolivien ein Gegenbeispiel zum Extraktivismus, der Morales beim Öl und Gas vorgeworfen wird. Es ist kein schneller Eingriff“, erklärt Robert Lessmann, der an der Universität Köln zur Ökonomie Lateinamerikas lehrt.

Zu einem schnellen Hochfahren der Produktion kam es bis heute nicht – wobei sich Lessmann nicht festlegen will, ob dahinter politische Vorsicht steht oder ob einfach nur die technischen Fähigkeiten der Experten in Bolivien an ihre Grenzen gerieten. Deutsche Unternehmen wie K-Utec sind nicht umsonst vor Ort – deren Projektpartner ACI Systems Alemania hat im Dezember mit dem Staatsunternehmen YLB ein Joint Venture zur nachhaltigen Gewinnung und Industrialisierung auch von Lithium geschlossen.

Eine erste Pilotanlage am Rand des Salar de Uyuni, dem größten Lithium-Vorkommen der Welt, wurde bereits aus Umweltschutzgründen ohne feste Anlagen errichtet. Die Sole wurde mit rückbaubaren Pipelines gefördert, das für den Prozess benötigte Wasser teilweise durch salzhaltiges Wasser aus Flüssen bereitgestellt. Das ist sinnvoll, weil dadurch nicht der Grundwasserspiegel absinkt. Zwar kann man Sole nicht trinken. Aber entnimmt man die Sole, sinken auch die Pegel der Gewässer, die Süßwasser führen.

Und K-Utec aus Thüringen will die Ökobilanz noch verbessern, indem es Trinkwasser für die Region aus dem Herstellungsprozess gewinnt. Klar ist: In Auto-Akkus steckt Lithium für 200 bis 400 US-Dollar. Viele Verbraucher würden die Mehrkosten für ökologische Unbedenklichkeit sicher tragen wollen.

Vielleicht führt das sogar zu einem ökologischen Wettbewerb? US-Unternehmen wie MGX Minerals oder Pure Energy planen Anlagen, die das Lithium in einem geschlossenen Prozess gewinnen und die Sole komplett zurückpumpen. Das Wasser-Problem wäre damit gelöst. Dabei würden allerdings auch die Substanzen zurückfließen, die das Lithium herauslösen, kritisiert Marx von K-Utec. Die Technologie ist in seinen Augen nicht umweltfreundlich. Außerdem halten es die deutschen Unternehmen für kurzsichtig, allein Lithium zu gewinnen. Denn die Sole enthält auch Minerale, die zu Dünger weiterverarbeitet werden können. Das würde die Ökobilanz weiter aufbessern.

* Korrektur: In einer früheren Version dieses Textes haben wir die Wasserverluste bei der Gewinnung von Lithium aus Lithiumcarbonat zu hoch angesetzt. Deshalb mussten wir den Wasserverbrauch pro Tonne Lithium insgesamt weiter nach unten korrigieren.

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