28.04.2023

Lithium: 5 Wege aus der Abhängigkeit des weißen Goldes

Wir brauchen es für Handys, Laptops, zum Speichern von Energie, aber auch für Elektroautos. Die Rede ist von Lithium - einem Metall, von dem wir uns immer mehr abhängig gemacht haben. Es gibt aber auch Wege aus dieser Abhängigkeit. Hier ist ein möglicher Fahrplan.
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Bis 2030 sollen mehr als 60 Prozent der weltweit verkauften Fahrzeuge E-Autos sein, schätzt die Internationale Energieagentur (IEA). Aber nicht nur für E-Autos, auch für Energiespeicher oder Handys und Laptops braucht man Lithium, auch weißes Gold genannt. Das weiß-silberne Metall wird in Lithium-Ionen Batterien benötigt, welche als eine der besten Optionen für das Halten der Ladung und die effiziente Stromabgabe gesehen werden.

Von der EU wird der Rohstoff als kritisch kategorisiert, weil Lithium für die Industrie sehr wichtig ist und die Gefahr von einem Versorgungsrisiko bestehen kann. Selten ist Lithium auf der Erde nicht, aber “Lithium ist in Gesteinen selten so stark konzentriert, dass es sich für den Bergbau rentieren würde”, erklärt Frank Melcher von der Montanuniversität Leoben.

Vor allem Australien, Chile und China beliefern die Welt mit Lithium. Gestörte Lieferketten haben die heimische Industrie schon häufiger vor Herausforderungen gestellt. Welche Möglichkeiten hat also die EU, sich unabhängiger von Lithium-Importen zu machen? Brutkasten hat bei vier Wissenschafter:innen nachgefragt – hier ist ein möglicher Fahrplan aus der Lithium-Abhängigkeit.

Ein Blick in den Rückspiegel

“Noch vor 20 Jahren ist Lithium ein Rohstoff mit relativ geringer Bedeutung gewesen”, sagt Melcher. Doch mit dem Aufkommen der Lithium-Ionen-Batterien und der Zunahme von Elektroautos, hat Lithium einen hohen Stellenwert eingenommen.

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten das weiße Gold abzubauen: Zum einen findet sich Lithium in Festgesteinen, zum Beispiel in Australien. Die zweite Möglichkeit ist Lithium aus Salzseen zu gewinnen. Diese findet man beispielsweise im sogenannten Lithium-Dreieck in Chile, Argentinien und Bolivien. In den ohnehin trockenen Gegenden sorgt der Abbau des weißen Goldes für Grundwassermangel, da es zahlreiche Verdunstungsschritte braucht, um Lithium verfügbar zu machen.

Die Internationale Energieagentur schätzt, dass die Welt bis 2040 rund 40 mal mehr Lithium braucht, um die Pariser Klimaziele zu erreichen. Außerdem erwartet sie, dass Hersteller bis 2030 nur die Hälfte des Bedarfs der Lithium-Industrie decken und gleichzeitig die Klimaziele erreichen können. Für die Herstellung von einer Tonne Lithium würden zwischen drei und 17 Tonnen Kohlendioxid verbraucht. Das sei bis zu elf mal so viel, wie für die Herstellung von einer Tonne Stahl ausgestoßen wird. 70 Prozent dieser Emissionen fallen bei der Verarbeitung von Lithium an.

Station 1: Reserven in Europa nutzen

Die Reise beginnt in Wolfsberg in Kärnten. Dort soll sich eines der größten Lithium-Vorkommen in Europa befinden. Die Rechte für den Abbau wurden 2011 an das australische Unternehmen European Lithium verkauft, das dort auch Lithium gewinnen will, wie der Standard berichtete.

In Europa selbst mehr Lithium abzubauen, wäre durchaus möglich. Von der Entdeckung bis zur Produktion von Lithium vergehen im Durchschnitt aber rund 16 Jahre. Wir wissen aber schon heute, dass es Lithium-Vorkommen in Europa gibt. Beispielsweise in Serbien oder Portugal, doch Bürgerproteste verhindern dort den Fortschritt der Projekte.

In einer Analyse der Fachzeitschrift Nature schreiben Expert:innen: “Langfristig ist die Inbetriebnahme weiterer Minen und Verarbeitungsanlagen der einfachste Weg, die Energiesicherheit zu gewährleisten.” Auch Melcher sieht in der Nutzung der europäischen Lithiumreserven großes Potential. So könne man mit drei oder vier Lithium-Projekten in Europa relativ schnell bis zu 30 Prozent der Weltproduktion erreichen.

“Es ist meiner Meinung nach absolut sinnvoll, wenn wir auf Elektromobilität setzen – und das ist offensichtlich der politische Wille, dass man diese Batterien auch in Europa baut. Denn wir machen uns sowieso bei sehr vielen Bauteilen stark abhängig vom Import, vor allem von China”, erklärt Melcher.

Station 2: Abfall besser nutzen

Mehr Lithiumabbau in Europa ist also ein möglicher Weg, aber das alleine dürfte für die Unabhängigkeit noch nicht reichen: “Wenn man den prognostizierten Bedarf auf die Ziele hochrechnet, werden wir bis 2050 insgesamt etwa 15 mal mehr Lithium abbauen müssen als bisher in den vergangenen 40 Jahren gewonnen wurden”, rechnet Melcher vor.

Der Abfall sei auf jeden Fall auch ein Problem, das mit Lithium einhergehe und werfe die Frage auf: Was machen wir mit den Abfällen? Laut Melcher geht mit einem Prozent Lithium im Erz 99 Prozent Reststoffe einher. “Die Strategie im Bergbau ist, aus allem ein Produkt zu machen. Das bedeutet, dass man diese Reststoffe soweit aufbereitet, um sie wieder verkaufen zu können, denn Deponien sind in Europa schwer vorstellbar”, so Melcher.

In der Lithium-Ionen-Industrie könnten laut Nature Experten außerdem im Jahr 2030 fast acht Millionen Tonnen Natriumsulfat als Abfall produziert werden. Noch werde der Abfall entweder auf Deponien gelagert oder nach Übersee verschifft. Dieses Natriumsulfat könne man aber wieder aufbereiten und für die Lithium-Ionen Batterieherstellung nutzen. “Das ist aber alles noch Zukunftsmusik, aber technisch möglich wäre vieles”, erklärt Florian Part von der Universität für Bodenkultur Wien.

Station 3: Repurposing und das zweite Leben

Auch Part sieht in der effizienteren Nutzung von Abfall einen Teil des Weges in die Unabhängigkeit. Eine Grundsatzregel sei: “Je länger die Stoffe bzw. Produkte im Umlauf sind, desto besser für die Umwelt”, so Part. Er beschäftigt sich unter anderem damit, wie man Lithium-Ionen-Batterien ein zweites Leben einhauchen kann. Hersteller sprechen momentan von einer Lebensdauer der Batterien von sieben bis zehn Jahren.

Aufgrund von Gewährleistungsverpflichtungen der Automobilhersteller müssen Lithium-Ionen-Batterien in Elektroautos bei einer Restkapazität von derzeit 70 Prozent ausgetauscht werden. Der Grund dafür sei, dass diese nicht mehr die gewünschte Leistung erbringen. “Da ist die Idee, dass man diese Batterien durch ein Repurposing länger im Umlauf halten kann. Zum Beispiel kann man diese für Second-Life-Batteriespeicher nutzen”, erklärt Part.

Die Lithium-Ionen-Batterien aus Autos werden also wiederverwendet. Teilweise würde das auch schon im größeren Maßstab umgesetzt werden, hauptsächlich befinde man sich aber im Pilotmaßstab. “Es gibt da beispielsweise einen Second-Life-Speicher von Saubermacher in der Steiermark. Die großindustrielle Umsetzung scheitert derzeit aber an diversen Marktmechanismen”, so Part.

Dabei gehe es vor allem um die Frage: Sind Second-Life Speicher profitabel? “Derzeit ist die klare Antwort: Nein. Das kann sich auch ändern. Meiner Meinung nach müsste man den Einsatz mit Subventionen oder auch strengen Vorgaben der EU forcieren”, meint Part. Der freie Markt könne dieses Problem nicht regeln, da Second-Life-Batterien mit billigen Neubatterien aus China konkurrieren müssen. “Bei der Importabhängigkeit von Lithium kann Repurposing einen Beitrag leisten, weil man das Problem etwas hinauszögert. Erst nach dem Repurposing gehen die Stoffe in das Recycling”, so Part.

Station 4: Recycling von Lithium-Ionen-Akkus

Auf der Reise in die Unabhängigkeit von Lithium-Importen könnten schon bald zahlreiche Elektroautos in den Ruhestand gehen. Doch was macht man dann mit all den Lithium-Ionen-Batterien? Eine Möglichkeit ist, Inhaltsstoffe wie Lithium zu recyceln.

“Elektromobilität ist auf jeden Fall ein wichtiger Beitrag zur Klimawende, darüber brauchen wir gar nicht diskutieren. Es kann aber natürlich nur dann funktionieren, wenn wir einen geschlossenen Recyclingkreislauf haben”, erklärt Eva Gerold von der Montanuniversität Leoben. Die Technologien dafür gäbe es schon, in Bezug auf den großflächigen Einsatz, handle sich im Moment aber vor allem um eine Frage der Wirtschaftlichkeit.

Laut Gerold wird sich aber nicht die Frage stellen, ob recycelt werden soll oder nicht. Die neue Battery Directive der EU, die kommen wird, mache klare Vorgaben: “Diese Richtlinie wird vorgeben, dass man bis 2030 90 Prozent des Nickels und Kobalts und 70 Prozent des Lithiums aus einer verbrauchten Lithium-Ionen-Batterie zurückgewinnen muss”, so Gerold.

Wichtig sei, die Forschung konstant zu fördern, um am Ball zu bleiben. “Ich glaube, es passiert natürlich schon viel in Bezug auf die Förderung der Forschung, aber es passiert noch zu wenig, um Europa strategisch abzusichern”, so Gerold. Für die Unabhängigkeit von Lithium-Importen könne man mit Recycling eine gewisse strategische Unabhängigkeit erreichen. “Da dies zumindest einen Teil der Lithium-Abhängigkeit abändern kann. Der gesamte Bedarf an Lithium lässt sich allerdings nie durch Recycling abdecken, da der Bedarf weiter steigt”, so Gerold.

Station 5: Die Suche nach Alternativen

Am Ende des Weges aus der Abhängigkeit stellt sich auch die Frage nach Alternativen. Forscher der TU Wien haben beispielsweise eine Sauerstoff-Ionen-Batterie erfunden. Diese soll extrem langlebig sein, ohne seltene Erden auskommen und das Problem der Brandgefahr lösen. Statt Lithium wird Keramik verwendet und wo andere Batterietypen an Kapazität verlieren, könne sich die Sauerstoff-Ionen-Batterie selbst regenerieren.

Für Elektroautos oder Smartphones sei das Batteriekonzept nicht gedacht. “Es gibt bestimmte Bereiche, für die es nicht absehbar ist, Lithium-Batterien leicht ersetzen zu können. Dafür gibt es andere Bereiche, wo es geht und wo der Einsatz von Lithium-Batterien Verschwendung wäre”, sagt Alexander Schmid von der Technischen Universität Wien.

Für große Energiespeicher könne die Sauerstoff-Ionen Batterie eine gute Lösung sein. “Wenn wir in absehbarer Zeit weg von fossiler, teilweise weg von Kernenergie und hin zu Solar- und Windenergie gehen, braucht es sehr große Speicher”, so Schmid. Die Batterie-Idee wurde bereits als Patent angemeldet.

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Tagbase, Riad, LEAP 2025, Authentizität
(c) Tagbase - (v.l.) Mario Uhrer, Manuel Mertl und Felix Exner von Tagbase.

Es war ein persönliches Bedürfnis von Tagbase-Founder Manuel Mertl, das ihn einst auf die Suche nach einer Lösung für Produktauthentizität sandte. Auf seiner Reise stellte er fest, dass viele bestehende Ansätze nicht zuverlässig sind und auf statische Methoden wie QR-Codes oder NFC-Tags setzen, die leicht kopiert werden können. Das Kernproblem dabei: Eine Authentizitätslösung darf nicht kopierbar sein, sonst könnten dieselben Mechanismen auf gefälschte Produkte angewendet werden. Das wusste Mertl.

Tagbase: “Nicht fünf verschiedene Apps”

“Ich entdeckte schließlich einen NFC-Chip, der bei jedem Lesevorgang dynamisch generierte Daten erstellt”, erzählt er heute. “Andere Firmen, die diesen Chip nutzen, setzen jedoch auf dedizierte Mobile-Apps, was ich für unpraktisch halte. Kunden möchten keine fünf verschiedenen Apps installieren, um Produkte unterschiedlicher Marken zu verifizieren.

Daher entwickelte er einen Prototyp, der keine eigene Applikation erfordert, aber dennoch die notwendige Sicherheit bringen soll. “Unsere Lösung kombiniert dynamische Daten, einfache Bedienung und manipulationssichere Technologie, um die Authentizität von Produkten zuverlässig zu gewährleisten”, so Mertl weiter. Oder anders gesagt, User:innen können die Echtheit eines Produkts überprüfen, indem sie einen NFC-Tag mit ihrem Smartphone scannen.

In Mario Uher, aktueller CTO und Felxi Exner, COO, fand Mertl sein Founder-Team und gründete Tagbase. Ein Startup, dessen USP es ist, dass bei der Nutzung ihrer Lösung “keine dedizierte Mobile-App erforderlich ist, um Produkte auf ihre Echtheit zu verifizieren”

“Zusätzlich haben wir eine Blockchain-Integration implementiert. Diese ist nicht zwingend für die Produktauthentizität notwendig, sondern ein zusätzliches Feature. Damit können wir nicht nur die Echtheit eines physischen Objekts nachweisen, sondern auch den Besitz des Objekts digital belegen – beispielsweise durch einen Token in einer Wallet”, erklärt Mertl weiter. “So schließen wir die Lücke zwischen Produktauthentizität und digitalem Eigentum. Unsere Lösung bietet einen umfassenden Ansatz, der sowohl die physische als auch die digitale Dimension abdeckt.”

Pitch in Riad im Februar

Aktuell freut sich das Gründertrio darüber, dass Tagbase als eines von weltweit 120 Startups ausgewählt wurde, um im Februar auf der LEAP 2025 in Riad (Saudi-Arabien) zu pitchen. Die Teilnahme sei das Ergebnis einer “aufregenden Reise”, die im Vorjahr ihren Lauf nahm.

“Im Oktober waren wir unter den ‘Top 10’ beim ‘Cardano Summit’ in Dubai eingeladen, wo wir pitchen durften. Zwei Wochen später gehörten wir zu den Top 100 beim ‘Entrepreneurship World Cup’ (EWC) in Riad und präsentierten unsere Lösung dort”, erläutert Mertl. “Während der Veranstaltung wurde uns die LEAP 2025 bekannt, und wir haben uns sofort beworben. Nun dürfen wir im Februar auf der Bühne für sechs Preise pitchen.” Der Gesamtpreispool des – zum dritten Mal stattfindenden – Wettbewerbs beträgt eine Million US-Dollar, wobei der kleinste Preis für einen Gewinner bei 150.000 US-Dollar liegt.

“Für uns ist die Teilnahme eine großartige Gelegenheit, unsere Lösung international zu präsentieren, wertvolle Kontakte zu knüpfen und potenzielle Investoren sowie Partner zu gewinnen. Es ist ein wichtiger Schritt, um Tagbase.io weiter zu etablieren”, sagt Mertl.

Tagbase: Plugins geplant

Zurzeit befindet sich das Startup in der Pilotphase und arbeitet unter anderem an einer Blockchain-Integration, konkreter an der Erweiterung auf mehrere Blockchains, um digitales Eigentum flexibler nachzuweisen.

Zudem plant man ein WordPress- und Shopify-Plugin, damit Kunden den Verifizierungsmechanismus von Tagbase in ihre eigenen Webseiten oder Webstores integrieren können. “Dabei entscheiden sie, ob die Verifizierung über unsere Plattform oder direkt über ihre Webseite erfolgt. Das schafft Potenzial für Upselling und zusätzliche Produktinformationen”, merkt Mertl an. “Kurzfristig möchten wir so viele Pilotkunden wie möglich gewinnen. Unsere Lösung ist agnostisch und kann in verschiedenen Branchen eingesetzt werden – von der Pharmaindustrie über Luxusgüter bis hin zur Verifizierung von Dokumenten.”

Nach dem Ende der Pilotphase möchte das Gründertrio heuer seine Lösung in verschiedenen Branchen etablieren; Gespräche mit einer Kosmetikmarke, einem Künstler und einem Getränkehersteller seien bereits gestartet. Langfristig möchte sich das Startup als führende Lösung für Produktauthentizität und digitalen Eigentumsnachweis weltweit etablieren.

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