Lithium aus Deutschland: Umweltfreundliche Lösung für die Zukunft?

Lithium spielt eine Schlüsselrolle für die Energiewende und entwickelt sich zum nachgefragtesten Rohstoff der Welt. Derzeit sind Australien, Chile, China und Argentinien die weltweit größten Lithiumproduzenten. Doch schon bald könnte Deutschland auf der Weltkarte der Lithiumlieferanten erscheinen. Denn Europas größte Lithiumvorkommen befinden sich in Deutschland – insbesondere im Oberrheingraben und im Erzgebirge. 

Vorkommen, Bedarf, Abbau, Gewinnung und Recycling – dieser Beitrag bietet Ihnen einen Überblick über Lithium in und aus Deutschland und der Welt. 

 

Warum ist Lithium als Rohstoff so wertvoll? 

Smartphones, Notebooks, Akku-Schrauber, E-Bikes, Elektroautos, heimische und industrielle Stromspeicher für Solarenergie – sie alle nutzen Lithium-Ionen-Batterien. Die weltweit steigende Nachfrage in den Bereichen Photovoltaik und vor allem Elektromobilität haben Lithium zum derzeit begehrtesten Rohstoff der Welt gemacht. 

Weltweite Lithiumverwendung zur Produkt-Herstellung

Aber warum ist Lithium so begehrt? Was macht das „weiße Gold“ so wertvoll? Es sind seine einzigartigen Eigenschaften. Lithium ist das leichteste Metall auf der Erde und verfügt über die geringste Dichte aller im Normalzustand festen Elemente. Lange Zeit wurde das silberweiße Alkalimetall lediglich in der Glasindustrie und für die Herstellung von Schmierstoffen benötigt. Heute ist Lithium DER Ladungsträger in wiederaufladbaren Batterien – sogenannten Sekundärbatterien oder auch Akkumulatoren, kurz Akkus. 

Primärbatterien lassen sich nicht wieder aufladen – Lithium-Ionen-Batterien jedoch schon. Und sie verfügen über einzigartige Merkmale: So besitzen sie im Vergleich zu anderen Akkutypen eine höhere Energiedichte, eine lange Lebensdauer und die Fähigkeit zu sehr vielen sowie sehr schnellen Lade- und Entladezyklen. Magnesium-Akkumulatoren beispielsweise schaffen es gerade einmal auf etwa vier Dutzend Ladezyklen. 

Das macht Lithium zum Schlüsselelement einer erfolgreichen Energiewende und zum dringend benötigten Rohstoff in den Bereichen Stromspeicher, E-Auto-Batterien sowie Großspeichersysteme zur Stromnetzstabilisierung. Experten wie der Chemie-Nobelpreisträger Michael Stanley Wittingham rechnen damit, dass Lithium noch mindestens eine weitere Dekade unersetzbar für die wirtschaftliche Herstellung langlebiger Akkus bleibt.

Die weltweit größten Lithiumproduzenten

Das folgenden Diagramm zeigt die Top-Lithiumproduzenten weltweit im Jahr 2020. Die aufgezeigten Produktionsmengen sind in Tonnen. 

Australien und Südamerika stehen bisher für etwa 80 % der weltweiten Lithiumförderung. Der globale Bedarf zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien dürfte sich Prognosen zufolge aber im Vergleich zu 2017 bis 2028 etwa verzehnfachen. Dann dürften rund 1,6 Millionen Tonnen Lithium für Akkus benötigt werden. Wesentlicher Treiber ist dabei die Elektromobilität.  

Was die Lithiumvorkommen anbelangt, ging man bis vor kurzem noch von folgenden Mengen aus: Weltweites lagern circa 60 Millionen Tonnen, davon sind circa 14 Millionen Tonnen wirtschaftlich nutzbar. Getrieben durch die enorme Nachfrage wird jedoch auf allen Ebenen intensive Forschungs- und Entwicklungsarbeit geleistet. Die derzeit nachgewiesene Lithiummenge liegt bereits bei circa 90 Millionen Tonnen. Gleichzeitig wird an vielen innovativen Technologien zur Lithiumgewinnung geforscht, sodass sich auch die wirtschaftlich nutzbare Lithiummenge in den kommenden Jahren maßgeblich erhöhen dürfte. Dies gilt auch und gerade in Deutschland und Europa.  

Die weltweit größten Lithiumvorkommen

Die folgende Grafik zeigt die größten Vorkommen von Lithium auf der Erde sortiert nach den Top-Ländern in Millionen Tonnen. Insgesamt ergab das eine weltweite Menge von 89 Millionen Tonnen (in 2022). 

Wie deckt Deutschland seinen Lithiumbedarf?

Aktuell importiert Deutschland 100 % seines Lithiumbedarfs und ist damit stark vom Weltmarkt, seinen Playern, Preisen und Lieferketten abhängig. Insbesondere die Transformation von fossilen Brennstoffen hin zu erneuerbaren Energiequellen lässt die Nachfrage nach dem weißen Gold auch in Deutschland explodieren. Entsprechend fokussieren sich Politik, Wissenschaft und Unternehmen nun verstärkt auf die Förderung in Deutschland nachgewiesener Lithiumvorkommen. 

Weltweite Lithium-Lieferketten 

Die folgenden Weltkarte zeigt bildlich die Position der größten Minen und die Lieferketten von Lithium rund um die Erde. 

 

Für Deutschland und Europa wird es von elementarer Wichtigkeit sein, seine eigenen Lithiumvorkommen zu nutzen und eine möglichst umweltfreundliche wie wirtschaftliche Vor-Ort-Produktion von Lithium-Ionen-Batterien zu etablieren. Nur so können die derzeitigen globalen Lieferketten dezentralisiert und die enorme Abhängigkeit von China verringert werden. Die Volksrepublik bereitet aktuell beispielsweise die gesamte Fördermenge Australiens für die weitere Nutzung auf.

Lithium aus Deutschland: Wo gibt es Vorkommen?

Unternehmen wie die Deutsche Lithium GmbH oder das vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) geförderte Verbundprojekt UnLimited („Untersuchungen zur Lithiumproduktion aus heißen Tiefenwässern in Deutschland“) arbeiten mit Hochdruck an der Lithiumgewinnung in Deutschland. Schauen wir uns die wichtigsten deutschen Lithiumvorkommen genauer an. 

Lithiumvorkommen im sächsischen Osterzgebirge

Das Osterzgebirge trägt seine Bergbautradition im Namen. Schon seit dem Mittelalter wurden dort metallische Erze und seit dem 18. Jahrhundert Uranerz abgebaut. Doch seit der Deutschen Einheit kam diese Tradition zum Erliegen. Das könnte sich nun wieder ändern. 

Seit 2010 erkunden die Deutsche Lithium GmbH aus Freiberg und weitere Unternehmen die Lithiumvorkommen in der Region. Jetzt soll in Zinnwald ein Untertagebergbau eröffnet werden, der insgesamt bis zu 125.000 Tonnen des weißen Goldes zu fördern beabsichtigt. Das würde theoretisch für rund 20 Millionen Elektroautos reichen. 

Europas größtes Lithiumvorkommen liegt im Oberrheintal

In dem rund 300 km langen und bis zu 40 km tiefen Oberrheingraben findet sich Lithium – gelöst im heißen Tiefen- oder auch Thermalwasser. Geolog*innen vermuten, dass sich insgesamt gut 15 Millionen Tonnen des Alkalimetalls in einem bereits untersuchten Teil des Oberrheintals befinden. Das macht das Oberrheintal zur größten Lagerstätte des weißen Goldes in Europa und zu einem der größten Lithiumvorkommen in der Welt. 

Prognosen gehen davon aus, dass sich jährlich bis zu 40.000 Tonnen Lithiumhydroxid aus dem Oberrheingraben gewinnen lassen, womit etwa 1 Million E-Autos mit Lithium-Ionen-Batterien ausgestattet werden könnten. Weitere Untersuchungen haben ergeben, dass sich auch in den norddeutschen Tiefenwassern förderfähige Lithiummengen finden. 

 

Umweltfreundliche Lithiumgewinnung: Ist das möglich?

Die globale Lithiumgewinnung ist stark umstritten. Die Hauptkritikpunkte sind der hohe Wasserverbrauch bei der Produktion und hohe CO2-Emissionen durch lange Lieferwege. 

Generell findet sich Lithium in Gestein oder Solen. In Chile beispielsweise ruht in den Salzseen der Atacama-Wüste ein riesiges Lithiumvorkommen. Wie bei der Salzgewinnung wird die Sole aus der Tiefe in künstlich angelegte Becken hochgepumpt, um dort in zahlreichen Verdunstungsschritten die erforderliche Konzentration für die Verwertung zu erreichen. Durch das Eindampfen wird der Salzgehalt des Wassers stark konzentriert. Dies ist problematisch für die Landwirtschaft und kann gegebenenfalls sogar erhebliche Gefahren für den Süßwasservorrat in der Region darstellen. 

In Australien wiederum wird Lithium im Bergbau gewonnen, nach China verschifft, dort mit hohem Energieaufwand zur weiteren Nutzung aufbereitet und anschließend in alle Welt exportiert.

In Summe sind die negativen Umwelteinflüsse der Lithiumförderung zwar deutlich geringer als etwa bei der Förderung, dem Transport und der Nutzung von fossilen Brennstoffen. Dennoch sorgen insbesondere die langen Lieferketten für eine schlechte CO2-Bilanz. 

Kurze Lieferwege ermöglichen eine umweltfreundliche Lithiumproduktion

Gelingt der Lithiumabbau im Osterzgebirge und wird gleichzeitig die vollständige Weiterverarbeitung des Rohstoffs in Deutschland realisiert, verkürzen sich die Lieferwege für Lithium elementar. Das Ergebnis wäre eine deutlich verbesserte CO2-Bilanz des weißen Goldes in Deutschland und Europa. 

Geothermieanlagen versprechen klimaneutrale Lithiumförderung 

In Deutschland gibt es rund 40 Geothermieanlagen, die mittels Tiefenbohrung heißes Thermalwasser zur regenerativen Wärme- und Stromerzeugung nutzen. Untersuchungen zufolge weist das in wenigen Kilometern Tiefe zirkulierende Thermalwasser, in einigen Regionen eine hohe Lithiumkonzentration auf. Dies sind der Oberrheingraben und das Norddeutsche Becken.

Kreislauferweiterung von Geothermieanlagen zur Lithiumgewinnung 

In einer Geothermieanlage wird heißes Tiefenwasser aus einer mehrere Tausend Meter tiefen Förderbohrung an die Oberfläche gepumpt. Dort gibt es seine Energie über Wärmetauscher an ein Fernwärmenetz oder eine Stromerzeugungsanlage ab. Anschließend fließt das abgekühlte Wasser über eine zweite Bohrung – die Injektionsbohrung – wieder in die Tiefe zurück.

Aktuell starten erste Pilotprojekte, bei denen der Kreislauf einer Geothermieanlage um die Lithiumgewinnung erweitert wird. Die Partner des vom BMWK geförderten Verbundprojektes „UnLimited“ beispielsweise untersuchen unterschiedliche Stoffe – sogenannte Sorbentien – für die Lithiumextraktion aus dem geförderten Thermalwasser. Ziel ist es, ein umweltfreundliches und wirtschaftliches Verfahren zu entwickeln, das die Lithiumgewinnung parallel zur geothermischen Nutzung ermöglicht. 

Gelingt das Verfahren, wären Geothermieanlagen künftig nicht nur in der Lage, die CO2-Emissionen bei der Wärmegewinnung maßgeblich zu reduzieren, sondern gleichzeitig Förder- und Produktionsstätte des gefragtesten Rohstoffes der Welt: Lithium. 

 

Wann startet der Lithiumabbau in Deutschland? 

Noch produziert Deutschland kein Lithium. Aber das wird sich möglicherweise schon in Kürze ändern. Zahlreiche vielversprechende Forschungsprojekte, die bis dato nur im Labor getestet wurden, stehen in den Startlöchern. Ein Überblick:

Als erster deutscher Produktionsstandort für Lithium könnte Bruchsal auf der globalen Landkarte der Lithiumförderer auftauchen. Hier betreibt „UnLimited“ eine erste Pilotanlage am Geothermiekraftwerk zur Lithiumgewinnung aus heißen Tiefenwässern. Mit dabei sind die EnBW, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die Unternehmen BESTEC und HYDROSION sowie die Universität Göttingen. Nach umfangreichen Laborstudien hat im Januar 2023 die experimentelle Lithiumextraktion direkt in der Anlage begonnen.

Ein ähnliches Pilotprojekt mit vielversprechenden Ergebnissen betreibt das Unternehmen Vulcan Energie im Oberrheintal, wo der riesige Lithiumschatz Deutschlands ebenfalls mittels eines geothermischen Verfahrens gehoben werden soll. Das Unternehmen plant 2024 mit der großtechnischen Produktion zu beginnen. Einziges Problem – derzeit fehlt es noch an der Genehmigung zu Tiefenbohrungen, da sich in umliegenden Gemeinden Widerstand formiert. Hauptbefürchtung sind Erdbewegungen in Folge der Tiefenbohrungen mit entsprechenden Gebäudeschäden. 2025 will die Deutsche Lithium GmbH mit dem Lithiumabbau in Zinnwald im Erzgebirge beginnen. Hier soll Lithium klassisch als Metall aus dem Gestein gewonnen werden. 

Doch nicht nur die Lithiumgewinnung, sondern auch die Weiterverarbeitung ist ein relevanter Faktor beim Aufbau einer breiten Lithiumwirtschaft in Deutschland. 

Im brandenburgischen Guben plant das kanadische Unternehmen Rock Tech für 2024 eine Manufaktur zur Herstellung von batteriefähigem Lithiumhydroxid. 24.000 Tonnen sollen dort jährlich produziert werden. Das Lithium selbst kommt dabei aber zunächst nicht aus Deutschland, sondern aus einer kanadischen Mine. Rock Tech setzt dabei auf Kreislaufwirtschaft und beabsichtigt, bis 2030 die Hälfte der Produktionsrohstoffe mittels Batterie-Recycling zu gewinnen. Bis dahin, so das Unternehmen, dürften ausreichend viele ausrangierte Lithium-Ionen-Batterien aus E-Fahrzeugen und heimischen Stromspeichern dafür vorliegen. 

Die Firma AMG in Bitterfeld plant bereits für das Jahr 2023 ebenfalls einen Produktionsstandort zur Herstellung batteriefähigen Lithiums. 

Generell sieht das Deutsche Lithiuminstitut gute Perspektiven für die Lithiumproduktion in Deutschland. Es herrsche „Goldgräberstimmung“. Das Institut fördert Innovationen, den Aufbau einer Lithiumkreislaufwirtschaft und Beiprodukte, die beim Lithiumabbau anfallen. Zum Beispiel Gips, der durch den Ausstieg aus der Kohlestromerzeugung künftig auf anderem Wege hergestellt werden muss.

 

Neue Option: Lithiumgewinnung durch Recycling 

Deutschland und Europa müssen sich maximal unabhängig vom Lithiumweltmarkt machen. Das setzt nicht nur die Förderung eigener Lithiumvorkommen voraus, sondern auch den Auf- und Ausbau einer breiten Lithiumwirtschaft inklusive Recycling. 

Derzeit sind Lithium-Ionen-Akkus zu etwa 90 % recycelbar. Allerdings sind die Verfahren allesamt noch sehr aufwendig und kostenintensiv. Das liegt auch an der noch vergleichsweise geringen Recyclingmenge. Das aber wird sich ändern. Denn in den kommenden Jahren werden die ersten Lithium-Ionen-Batterien aus E-Fahrzeugen und Stromspeichern ihre Lebensdauer erreicht haben und müssen dann im Sinne einer ökologischen und wirtschaftlichen Lithiumwirtschaft möglichst kosteneffizient und vollständig recycelt werden. 

Einen Überblick zum aktuellen Stand rund um das Recycling von Lithium und anderen Rohstoffen in Batteriespeichern bietet Ihnen unser Blog-Beitrag Lithium-Recycling.