Eine Branche im Wandel: Nachhaltiger Lithiumabbau

Last updated on December 17th, 2025 at 05:17 pm

Die Auswirkungen des modernen Bergbaus führen trotz der Bemühungen der Bergbauunternehmen, die negativen Auswirkungen zu reduzieren, oft zu schweren Umweltschäden. Der moderne Bergbau umfasst den Abbau von Metallen und Mineralien, die von verschiedenen Industrien benötigt werden, um die Welt nachhaltiger zu gestalten. Der Lithiumabbau beispielsweise leidet unter ernsthaften PR-Problemen aufgrund der negativen Auswirkungen des Bergbaus, insbesondere in den dürregefährdeten Gebieten, in denen heute ein Großteil der Lithiumgewinnung stattfindet.

Die Notwendigkeit, nachhaltigere Techniken für den Lithiumabbau zu entwickeln, ergibt sich aus der wichtigen Rolle dieses Metalls bei der Herstellung von wiederaufladbaren Batterien, insbesondere für Elektrofahrzeuge (EVs). Angesichts seiner Bedeutung für eine nachhaltigere Welt haben Lithiumabbauunternehmen nach Möglichkeiten gesucht, die durch den Abbau verursachten Umweltschäden zu reduzieren. Zwar gibt es noch keine neuen Technologien, die Lithium in EV-Batterien ersetzen könnten, doch neue nachhaltige Techniken für den Lithiumabbau machen den Prozess umweltfreundlicher.

Nachhaltige Lithium-Abbauverfahren und -Technologien

Die explosionsartige Zunahme der Elektrofahrzeugproduktion in den letzten Jahren hat zu einer erhöhten Nachfrage nach Lithium geführt, dem leichtesten Metalls im Periodensystem. Angesichts dieser Zunahme von Elektrofahrzeugen und stationären Energiespeichern für die Speicherung erneuerbarer Energie aus Wind und Sonne dürfte sich der Markt für Lithiumbatterien bis 2030 verzehnfachen. Es sind jedoch nicht nur der Markt für Elektrofahrzeuge und Lithiumbatterien, die diese Nachfrage nach nachhaltigem Lithiumabbau antreiben. Über siebzig Produkte enthalten Lithium als Hauptbestandteil, darunter bestimmte Arten von Glas, hitzebeständige Keramik, Medikamente, mobile Geräte und vieles mehr. 

Die dafür erforderliche Energie und die daraus resultierenden CO2-Emissionen sowie der für die Lithiumgewinnung und -verarbeitung benötigte Frischwasser- und Landverbrauch machen es jedoch weniger nachhaltig. Der Lithiumabbau ist für die Dekarbonisierung der Weltwirtschaft notwendig, während seine Gewinnung mit herkömmlichen Mitteln oft erhebliche, wenn auch lokal begrenzte Umweltschäden verursacht. Derzeit werden drei kommerziell rentable Lithiumabbauverfahren zur Gewinnung des Metalls eingesetzt, wobei verschiedene Formen der direkten Lithiumgewinnung besonders vielversprechend erscheinen.

Drei wichtige Techniken des Lithiumabbaus und ihre Auswirkungen auf die Umwelt: 

1. Hartgesteinsbergbau:

• Dies führt zu Kohlendioxidemissionen von 15 Tonnen pro Tonne gefördertem Lithium.
• Erfordert 170 m³ Wasser pro Tonne gewonnenem Lithium.
• Erfordert eine Fläche von 464 m² pro Tonne gefördertem Lithium.

2. Unterirdische Sole-Reservoirs:

• Dies führt zu Kohlendioxidemissionen von 5 Tonnen pro Tonne gefördertem Lithium.
• Erfordert 469 m³ Wasser pro Tonne gewonnenem Lithium.
• Erfordert eine Fläche von 3124 m² pro Tonne gefördertem Lithium.

3. Geothermische Solequellen:

• Führt zu keinen zusätzlichen Kohlendioxidemissionen.
• Erfordert 3 m³ Wasser pro Tonne gewonnenem Lithium.
• Erfordert eine Fläche von 1 m² pro Tonne gefördertem Lithium.

Da die weltweite Nachfrage bis 2050 gegenüber 2018 voraussichtlich um fast das Fünffache steigen wird, ist die direkte Gewinnung aus geothermischen Quellen derzeit die nachhaltigste Methode des Lithiumabbaus, allerdings ist sie hinsichtlich der Einsatzorte begrenzt. Lithium, das aus geothermischen Salzquellen gewonnen wird, stammt aus einem proprietären Verfahren, zeigt die Tatsache, dass dies ohne Verdunstungsteiche, fossile Brennstoffe oder traditionelle Hartgesteinsabbauverfahren möglich ist, dass ein nachhaltiger Lithiumabbau eine reale Möglichkeit ist. Da es jedoch nur wenige Orte auf der Erde gibt, an denen ein nachhaltiger Lithiumabbau aus geothermischen Solequellen möglich ist, ist es wichtig, nach anderen Möglichkeiten zu suchen, um Lithium direkt aus anderen Quellen mit höherer Effizienz zu gewinnen.

Direkte Lithiumgewinnung

Der intensive Wasserverbrauch und der zeitaufwändige Prozess machen herkömmliche Lithiumgewinnungsmethoden nicht nachhaltig. Der Lithiumabbau mit diesen etablierten Techniken führt in der Regel dazu, dass nur etwa die Hälfte des verfügbaren Lithiums gewonnen wird, wobei zudem eine intensive chemische Behandlung erforderlich ist. Alternativen zu diesen Methoden werden zusammenfassend als direkte Lithiumgewinnung bezeichnet, wobei die Gewinnung aus geothermischen Sole nur eine Methode darstellt.

Technologien zur direkten Lithiumextraktion befassen sich sowohl mit den Umweltauswirkungen als auch mit den technischen Einschränkungen herkömmlicher Verfahren zur Lithiumextraktion. Zur Nachhaltigkeit der Verfahren gehört auch, dass keine offenen Verdunstungsteiche verwendet werden, da diese viel Platz beanspruchen und lange Zeiträume erfordern, damit eine ausreichende Menge Wasser in der Sole auf natürliche Weise verdunsten kann. Derzeit werden mehrere vorgeschlagene Techniken entwickelt, um Lithium auf nachhaltige Weise direkt zu extrahieren.

Einige Direkte Lithium-Extraktionsverfahren , die derzeit erforscht werden, umfassen:

• Ionenaustauschharze:Diese Methode, die auch als spezifische Sorptionsmittel oder Ionensiebe bekannt ist, umfasst Harze, die positiv geladene Lithiumionen aus Salzlösungen selbst in geringen Konzentrationen leicht absorbieren können. Normalerweise werden auch Süßwasser oder säurehaltige Gemische verwendet, um ausreichend reine Lithiumlösungen herzustellen.
• Lösungsmittelextraktion:Kombination der Sole mit organischen Lösungen oder Lösungsmitteln wie Eisensulfid oder Tri-n-butylphosphat. Die Sole, die mit diesen Substanzen in Kontakt kommt, überträgt einen hohen Anteil positiver Lithiumionen in die Flüssigkeit, die dann während einer Flüssigphase gemischt wird, um diese Ionen zu entfernen. Diese Methode, die in der Regel als Flüssig-Flüssig-Extraktion bezeichnet wird, erfordert häufig eine Änderung des pH-Werts der Lösung, um die Lithiumionen zwischen den Phasen des Prozesses zu bewegen.
• Elektromembranverfahren:Diese Verfahren sind selektiv für negative oder positive Lithiumionen und nutzen Membranen, die durch elektrische Felder angetrieben werden, um Lithium zurückzugewinnen.
• Nanofiltration:Ähnlich wie bei Elektromembranverfahren werden bei der Nanofiltration mechanische Kräfte anstelle von elektrischen Kräften eingesetzt, um Lösungen durch Membranen zu filtern und Lithium zurückzugewinnen.
• Elektrochemisches Ionenpumpen:Diese Technik, die auch als elektrochemisch schaltbarer Ionenaustausch oder elektrochemische Ioneneinlagerung bezeichnet wird, ähnelt der Verwendung von Ionenaustauschharzen, da sie bestimmte Materialien nutzt, um positive Lithiumionen anzuziehen. Das elektrochemische Ionenpumpen wird häufig in Verbindung mit ionenselektiven Membranen eingesetzt und erfordert keine Chemikalien, sondern nutzt Elektrodenmaterialien in Lösungen, die Frischwasser enthalten, um eine verdünnte Lithiumchloridlösung herzustellen.
• Selektive Ausfällung:Diese Methode wird in Salzlösungen angewendet, aus denen Chemikalien, die Mehrfachbindungen bilden können, weitgehend entfernt wurden. Durch Zugabe verschiedener Phosphate kann ein hoher Anteil an Lithiumionen entfernt werden.

Viele dieser Verfahren funktionieren ähnlich wie herkömmliche Verdunstungsteiche, allerdings werden Membranen oder Strom eingesetzt, um Lithiumionen anzuziehen. Ähnlich können auch andere Arten von thermisch unterstützten Verfahren zur Konzentration von Sole Verdampfer oder Destillationsgeräte verwenden. Diese Technologien werden, wenn sie ausreichend entwickelt sind, den Bedarf an derzeitigen nicht nachhaltigen Lithiumabbauverfahren verringern. Da diese Methoden schneller sind und einen viel geringeren Platzbedarf haben als herkömmliche Techniken, werden sie sich weiterentwickeln und den Vereinigten Staaten und anderen Ländern eine wesentlich wirtschaftlichere und nachhaltigere Lithiumversorgung bieten, um den zukünftigen Bedarf zu decken.

Nachhaltiger Lithiumabbau in den Vereinigten Staaten

Das US-Energieministerium (DOE) erkannte die Dringlichkeit, die Produktion von Lithium-Batterien hochzufahren, da ein Großteil der Lithiumvorräte des Landes aus Australien, China oder Südamerika stammte. Mitte 2021 kündigte das DOE politische Änderungen an, die eine Steigerung der heimischen Lithiumproduktion zum Ziel hatten. Diese Maßnahmen sollten die Lithiumreserven der USA nutzen, die etwa 10 Prozent der weltweiten Reserven ausmachen. Viele dieser Maßnahmen beinhalten Partnerschaften zwischen öffentlichen Einrichtungen wie dem DOE und anderen Regierungsorganisationen sowie privaten US-Unternehmen.

Diese Bemühungen des DOE zielen darauf ab: 

• Bewerten Sie die US-amerikanische Batterie-Lieferkette, um Bundesmittel strategisch zu investieren und das Land in die Lage zu versetzen, den globalen Markt für Lithium-basierte Batterien anzuführen.
• Garantiepartner im privaten Sektor, die US-Steuergelder zur Unterstützung von Fertigungsprozessen und Maßnahmen einsetzen, die die Schaffung von Arbeitsplätzen im Inland fördern.
• Verbesserung der US-amerikanischen Fertigungsindustrie durch Kooperationsvereinbarungen, von der Bundesregierung finanzierte Zuschüsse sowie Forschungs- und Entwicklungsvereinbarungen.
• Infrastrukturprojekte an Standorten des Bundes durch die Bereitstellung der erforderlichen technischen Unterstützung, einschließlich Zuschüssen für Energiespeicher, auf den Weg bringen.
• Sichern Sie sich ausreichende Energiespeicher aus stationären Batterien, um die Produktion sauberer Energie bis 2035 vollständig zu unterstützen.
• Bereitstellung von Finanzmitteln aus DOE-Kreditprogrammen für die Lieferkette für Elektrofahrzeugbatterien des Landes durch Kredite an private Hersteller zur Errichtung, Erweiterung und Umrüstung von Anlagen in den gesamten Vereinigten Staaten.
• Unterstützung der Ziele der aktuellen Regierung hinsichtlich der Dekarbonisierung.

Diese Maßnahmen werden vom DOE umgesetzt und umfassen mehrere Organisationen und Ministerien innerhalb der Bundesregierung, darunter das Handels-, das Verteidigungs- und das Außenministerium.

Filtersysteme für nachhaltigen Lithiumabbau

S. Howes unterstützt die nachhaltige Gewinnung von Lithium mit Filtersystemen , die auf Langlebigkeit ausgelegt sind. Wir entwickeln robuste Filtersysteme vom Entwurf bis zur Installation und darüber hinaus, ganz nach den Bedürfnissen unserer Kunden. Neben der Zusammenstellung nachhaltiger Filtersysteme für Lithium und andere Bergbauprodukte kann unser Unternehmen Designs in bereits vorhandene Infrastrukturen integrieren, die Steuerungsmechanismen, Rohrleitungen, Lagertanks und andere Ausrüstungen umfassen können. Für weitere Informationen über die Filtersysteme von S. Howes sowie unsere anderen Produkte und Dienstleistungen wenden Sie sich noch heute an unser Expertenteam .