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Jul 04, 2023

Startups testen sauberere Möglichkeiten, Lithium für Elektrofahrzeuge zu gewinnen

Teague Egans Tour durch Boliviens berühmte Salzwüste im Jahr 2018 veränderte den Verlauf seiner Karriere. Die Wohnung heißt Salar de Uyuni. Die scheinbar endlose Weite der kalkweißen Kruste ist die Heimat des

Teague Egans Tour durch Boliviens berühmte Salzwüste im Jahr 2018 veränderte den Verlauf seiner Karriere.

Die Wohnung heißt Salar de Uyuni. Die scheinbar endlose Weite der kalkweißen Kruste beherbergt die weltweit größten Reserven an Lithium, einem wichtigen Bestandteil von Batterien. Die Wohnung ist weitgehend unerschlossen.

Egan sah eine Chance.

Lithium ist ein zentrales Material in Batterien, da es dabei hilft, Energie zu speichern und wieder aufgeladen werden kann. Die Nachfrage nach dem Metall könnte bis 2040 um mehr als das Vierzigfache steigen, da Länder versuchen, ihre Klimaziele zu erreichen, indem sie sich von mit fossilen Brennstoffen betriebenen Autos und Stromnetzen verabschieden.

Das meiste Lithium wird auf zwei Arten gewonnen – und diese haben sich seit Jahrzehnten kaum verändert und können der Umwelt schaden. Einer davon ist der Tagebau; Die andere besteht darin, salziges Wasser, sogenannte Sole, in große Verdunstungsteiche zu pumpen, wo die Sonne dabei hilft, Lithium im Laufe der Zeit zu konzentrieren. Diese Ansätze erfordern viel Land, Wasser und Chemikalien und hinterlassen Abfall.

„Lithium wurde noch nie so benötigt, daher gab es nicht viel Forschung und Entwicklung“, sagte Egan, ein früher Investor von Tesla, gegenüber Insider. „Ich sah eine Gelegenheit, die Art und Weise, wie es hergestellt wird, neu zu erfinden. Das hat mich begeistert.“

In den letzten fünf Jahren hat Egan, der Gründer und CEO von EnergyX, ein Team von 55 Personen – 30 davon Wissenschaftler und Ingenieure – zusammengestellt, um Technologien zur Herstellung von Lithium aus Sole unter der Erdoberfläche zu entwickeln. Das in Austin ansässige Unternehmen EnergyX gehört zu einer Reihe von Start-ups und Bergbaugiganten, die die sogenannte direkte Lithiumextraktion testen, mit der weitaus mehr Lithium in kürzerer Zeit gefördert werden kann und die Bergleute möglicherweise ganz auf Verdunstungsteiche verzichten können.

Die Nachfrage nach Lithium und anderen Mineralien wird in den kommenden Jahrzehnten stark ansteigen. Das Streben spiegelt also den wachsenden Druck auf die Bergbauindustrie wider, ihre Umweltbilanz zu verbessern. Auch wenn Untersuchungen zeigen, dass die Umstellung von gasbetriebenen Autos auf Elektrofahrzeuge die Treibhausgasemissionen erheblich reduziert – selbst unter Berücksichtigung der Rohstoffe aus dem Bergbau –, sind Gemeinden, in denen sich Minen befinden, oft mit verheerenden Folgen konfrontiert.

Der Marktanalyst Benchmark Mineral Intelligence hat herausgefunden, dass bis 2035 weltweit 384 neue Lithium-, Kobalt-, Nickel- und Graphitminen benötigt werden könnten. Das löst bei Naturschutzgruppen und indigenen Stämmen Besorgnis aus, die häufig auf oder in der Nähe von Land leben, auf dem sich für die Energiewende wichtige Metalle befinden gelegen.

Zumindest kurzfristig werden die meisten Lithiumvorräte weiterhin aus dem Tagebau und die Sole aus Verdunstungsbecken stammen, da die neuen Technologien, die von EnergyX und anderen Unternehmen getestet werden, noch keinen kommerziellen Maßstab erreicht haben. EnergyX rechnet nicht vor 2025 mit der vollständigen Kommerzialisierung.

Aber das Feld bewegt sich schnell. Die USA sind kein großer Lithium-Bergbaubetrieb, aber 15 Projekte im ganzen Land befinden sich in unterschiedlichen Entwicklungsstadien und fast die Hälfte betrifft die direkte Lithiumgewinnung, wie Insider in einer von Jay Turner, Professor für Umweltstudien am Wellesley College, zusammengestellten Liste zeigt. Turner und seine Studenten begannen, die Investitionen in die Lieferkette für Elektrofahrzeuge in Nordamerika zu verfolgen, nachdem Präsident Joe Biden letztes Jahr das Inflation Reduction Act unterzeichnet hatte.

Um sich für Steuergutschriften zu qualifizieren, verlangt die IRA, dass ein steigender Prozentsatz an Lithium und anderen kritischen Mineralien in einer Batterie aus den USA oder einem Land mit engen Handelsbeziehungen zu den USA stammt. Dieser Prozentsatz steigt jedes Jahr, bis er 80 % erreicht.

Egan sagte, dass das Pilotprojekt von EnergyX in Bolivien letztes Jahr eine Lithiumextraktionsrate von 94 % aus Sole in Verdunstungsteichen in wenigen Tagen gezeigt habe, viel höher als der aktuelle Industriestandard von 30 % über 18 bis 24 Monate. Bei den Technologien von EnergyX wird Sole durch Harzkügelchen geleitet, die das Lithium absorbieren. Bei dem Verfahren werden außerdem Lösungsmittel hinzugefügt, um das Mineral zu konzentrieren und zu extrahieren, und Membranen werden zum Herausfiltern von Verunreinigungen eingesetzt. Egan sagte, dass nur ein Minimum an Frischwasser und Chemikalien verwendet werde und die Sole wieder in den Untergrund eingeleitet werden könne, um Störungen des Grundwasserspiegels zu minimieren.

EnergyX verlor ein Angebot, die Erschließung der Lithiumressourcen Boliviens zu unterstützen; Die Regierung entschied sich im Januar stattdessen für chinesische Firmen, die ebenfalls die direkte Lithiumgewinnung statt Verdunstungsteichen nutzen wollen.

EnergyX baut fünf weitere Testanlagen, unter anderem in Chile und Argentinien, die zusammen mit Bolivien das sogenannte „Lithium-Dreieck“ bilden. Im April kündigte Chile, nach Australien der zweitgrößte Metallproduzent, Pläne zur Verstaatlichung seiner Industrie und der Bevorzugung der direkten Lithiumgewinnung an.

Die drei anderen EnergyX-Standorte befinden sich in den USA, darunter Salton Sea in Kalifornien. Diese Region ist ein wichtiges Testfeld für die direkte Lithiumgewinnung, auch weil heiße Sole bereits zur Stromversorgung von Geothermiekraftwerken gepumpt wird. Drei Unternehmen – Berkshire Hathaway Energy, Controlled Thermal Resources und EnergySource Minerals – sind federführend bei der Entwicklung.

Controlled Thermal Resources teilte Insider mit, dass es im Jahr 2025 voraussichtlich 25.000 Tonnen Lithiumhydroxid in Batteriequalität liefern wird, und EnergySource Minerals prognostiziert einen ähnlichen Zeitplan für seine ersten Lieferungen.

Die California Energy Commission schätzt, dass die Region Salton Sea jährlich 600.000 Tonnen Lithium fördern kann, mehr als die Welt heute produziert.

Die ganze Dynamik wird durch die Automobilhersteller unterstützt, die darauf bedacht sind, Lithiumlieferungen mit geringeren Umweltauswirkungen sicherzustellen. Der Risikokapitalzweig von General Motors führte eine 50-Millionen-Dollar-Finanzierungsrunde für EnergyX an und unterhält eine Partnerschaft mit Controlled Thermal Resources.

Doch bis eine direkte Lithiumgewinnung in großem Maßstab möglich ist, müssen Automobilhersteller Lithium immer noch aus Tagebauen oder die Sole aus Verdunstungsbecken beziehen, um mit der wachsenden Nachfrage nach Elektrofahrzeugen Schritt zu halten.

Im Januar investierte General Motors 650 Millionen US-Dollar in Lithium Americas, das in Nevada eine Tagebau-Lithiummine namens Thacker Pass entwickelt. Anfang dieses Jahres weigerte sich ein Bundesberufungsgericht, das Projekt vorübergehend zu stoppen, während es eine Klage von Umweltgruppen und mehreren Stämmen prüfte, die argumentierten, dass sich der Thacker Pass auf heiligem Land befinde.

Tim Crowley, ein Sprecher von Lithium Americas, sagte in einer Erklärung gegenüber Insider, dass das Unternehmen Thacker Pass auf der Grundlage eines Jahrzehnts an Analysen und Engagement baut. Das Projekt wird mehr als 80 % des verwendeten Wassers recyceln und größtenteils mit einem kohlenstofffreien Wärmeerfassungssystem betrieben werden.

Er fügte hinzu, dass die direkte Lithiumgewinnung zwar vielversprechend sei, aber immer noch weitgehend spekulativ sei und wahrscheinlich nur einen Teil der Versorgungslücke für Lithium für mindestens mehrere Jahrzehnte schließen würde.

Albemarle, das Tesla und andere Autohersteller zu seinen Kunden zählt, betreibt die einzige aktive Lithiummine in den USA in Silver Peak, Nevada, indem es Sole aus Verdunstungsteichen erschließt. Ziel des Unternehmens ist es, die Produktion von Silver Peak bis 2025 zu verdoppeln und einen Tagebaustandort namens Kings Mountain in North Carolina wieder zu eröffnen. Die Schritte sind Teil der größeren globalen Expansionspläne des Unternehmens für Lithium in den USA, Chile und Australien, um sich in der Lieferkette für Elektrofahrzeuge weiter zu etablieren.

Ellen Lenny-Pessagno, Global Vice President of External Affairs and Sustainability bei Albemarle, sagte gegenüber Insider, dass das Unternehmen versuche, auf umwelt- und sozialverträgliche Weise zu expandieren.

Albemarle plant, irgendwann alle seine Minen von der Initiative for Responsible Mining Assurance prüfen zu lassen, einem freiwilligen Standard Dritter, der strenger ist als die US-amerikanischen Bergbaugesetze. Eine Operation im chilenischen Salar de Atacama wird bereits überprüft. Das Unternehmen investiere in erneuerbare Energien, in Technologien, die den Süßwasserverbrauch reduzieren, und spreche mit den örtlichen Gemeinden über die Auswirkungen auf die Umwelt, sagte Lenny-Pessagno.

„Es gibt Auswirkungen“, sagte sie gegenüber Insider. „Der Bau eines Stadtparks hat Auswirkungen. Aber wir bringen auch viele positive Dinge mit. Die Welt braucht diese lebenswichtigen Mineralien.“

Albemarle erforscht die direkte Lithiumgewinnung und verfügt hierfür über eine eigene Technologie. Das Unternehmen habe die vielversprechendste Technologie zur direkten Lithiumgewinnung für seine Betriebe im Salar de Atacama bewertet, sagte Lenny-Pessagno, es gebe jedoch mehrere Gründe, noch nicht weiterzumachen.

Die Technologie ist energieintensiv und das Unternehmen hatte bis vor einigen Monaten keinen Zugang zu 100 % erneuerbarem Strom in der Region. Da für den Prozess auch viel Frischwasser benötigt wurde, arbeitet das Unternehmen daran, stattdessen entsalztes Wasser zu verwenden.

„Wir müssen absolut sicher sein, dass es keine unvorhergesehenen Umweltprobleme mit sich bringt“, sagte Lenny-Pessagno. „Wir sind fest entschlossen, die direkte Lithiumgewinnung voranzutreiben. Aber es wird ein Prozess sein, der Zeit braucht.“

Dieser Artikel ist Teil von „The Great Transition“, einer Serie über die großen Veränderungen in allen Branchen, die zu einer nachhaltigeren Zukunft führen. Weitere Nachrichten zum Klimaschutz finden Sie im One Planet-Hub von Insider.

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