Lithium aus dem Erzgebirge

Der weltweit steigende Bedarf an leistungsfähigen Batterien könnte Lithium schon bald zum knappen Gut machen. Ein deutsches Solarunternehmen sucht deshalb im Erzgebirge nach dem begehrten Metall.

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Von
  • Jutta Blume
  • Wolfgang Pomrehn
Inhaltsverzeichnis

Der weltweit steigende Bedarf an leistungsfähigen Batterien könnte Lithium schon bald zum knappen Gut machen. Ein deutsches Solarunternehmen sucht deshalb im Erzgebirge nach dem begehrten Metall.

Zinnwald-Georgenfeld mit knapp 500 Einwohnern, 800 Meter über dem Meeresspiegel, 4,5 Kilometer von der tschechischen Grenze entfernt, liegt umgeben von dichten Wäldern auf dem Kamm des Erzgebirges. Was für den Ortsunkundigen romantisch und abgeschieden klingt, sieht vor Ort alles andere als idyllisch aus: Zahlreiche Abraumhalden und Löcher in der Landschaft kunden vom Bergbau, der hier seit dem Mittelalter betrieben wurde. Nach Silber haben sie gegraben, nach Kupfer, Wolfram und natürlich nach Zinn. Doch nach dem Zweiten Weltkrieg begann der unaufhaltsame Niedergang des Bergbaus im Osterzgebirge – seit rund 20 Jahren ist hier Schicht im Schacht.

Jetzt setzt in Sachsen ein neuer Run auf die mineralischen Reichtümer ein. Die treibende Kraft ist diesmal allerdings weder die Montanunion noch die Rüstungsindustrie. Für die Region nördlich von Zinnwald wurde Ende März eine sogenannte Aufsuchungsgenehmigung an die SolarWorld AG vergeben – einem der größten deutschen Hersteller von Photovoltaikanlagen. Das Unternehmen will sich die hier lagernden Lithium-Vorräte sichern, denn das Metall ist der Grundstoff für Lithium-Ionen-Akkus. Die sind nicht nur die derzeit effizientesten Speicher für Elektroautos, sondern auch interessant für Hausbesitzer, die sich per Solaranlage selbst mit Strom versorgen wollen.

Dass der begehrte Stoff hier noch zu finden sein müsste, ist recht wahrscheinlich: Bis 1945 wurde in der Gegend um Zinnwald im Rahmen der Aluminiumgewinnung auch nach Lithium geschürft. Später fehlte es jedoch an Abnehmern. Für die Anwendungen in der Keramikindustrie oder als Schmier- und Kühlmittel – zu jener Zeit Hauptverwendung des Leichtmetalls – lohnte der Aufwand nicht mehr.

Jetzt sollen die alten Lagerstätten angesichts hoher Rohstoffpreise erneut auf Ergiebig- und Wirtschaftlichkeit überprüft werden. Die SolarWorld AG geht davon aus, dass sie sich mit 50000 bis 80000 Tonnen eines der zehn weltweit größten Vorkommen gesichert hat. Gemeinsam mit der Bergakademie im nahe gelegenen Freiberg will das Unternehmen bis 2014 den genauen Umfang, Gehalt und vor allem die präzise Lage der Erzschichten ermitteln und auf dieser Basis den notwendigen Aufwand für einen Abbau der Vorkommen abschätzen. Eine Arbeit, die zunächst überwiegend auf Papier stattfindet, denn das Gebiet der ehemaligen DDR gilt als einer der geologisch am besten erforschten und dokumentierten Landstriche der Welt. Klar ist bislang, dass ein Tagebau nicht infrage kommt. Das Erz liegt in Tiefen zwischen 100 und 300 Metern. Zurzeit, so heißt es in der Bonner Unternehmenszentrale, sei man dabei, Akten zu wälzen und sich ins Bergrecht einzuarbeiten. Mit Probebohrungen werde es "noch etwas dauern". Geht alles gut, kann in drei Jahren die Abbaugenehmigung beantragt werden.

Was bringt ein Solarunternehmen dazu, sich im Bergbau zu engagieren? Die Antwort lautet: vertikale Integration. Vom Sand als Vorprodukt des Siliziums bis zur fertigen Solaranlage vereinigt SolarWorld alle Wertschöpfungsstufen unter einem Dach. Dieser Ansatz hatte sich vor einigen Jahren als großer Vorteil erwiesen, als die Silizium-Produzenten in den Boomjahren von 2005 bis 2010 kaum in der Lage waren, die große Nachfrage der Photovoltaik-Industrie zu bedienen. In der Folge stiegen nicht nur die Preise auf dem Silizium-Spotmarkt von 15 auf bis zu 100 Dollar pro Kilogramm. Als noch schwerwiegender erwiesen sich echte Lieferengpässe, die das Geschäft mit Solarzellen deutlich ausbremsten.

Eine ganz ähnliche Entwicklung könnte sich auch beim Lithium ergeben: Der Preis für Lithiumcarbonat, eine Form, in der das Leichtmetall gehandelt wird, hat sich Ende des letzten Jahrzehnts mit über 5000 US-Dollar pro Tonne gegenüber dem Niveau der neunziger Jahre in etwa verdoppelt, aktuell liegt der Preis bei rund 4500 Dollar. Nach Ansicht der kanadischen Beratungsfirma TRU, die sich auf den Rohstoffhandel spezialisiert hat, wird der Preis dort auch noch eine Zeitlang verweilen. Mittelfristig gehen die Rohstoffspezialisten aber davon aus, dass sich der Lithiumbedarf der Batterieproduktion bis 2020 in etwa vervierfachen und der Preis entsprechend steigen wird.

Die Frage, wie viel Lithium in Zukunft tatsächlich gebraucht wird, ist allerdings gar nicht so klar zu beantworten. Bislang gehen die Analysen davon aus, dass der zukünftige Lithium-Bedarf entscheidend von der Marktdurchdringung der Elektroautos abhängen wird. Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung (ISI) in Karlsruhe hat 2010 drei verschiedene Szenarien durchgerechnet: Im sogenannten "Dominanz-Szenario" bestimmen Elektroautos den zukünftigen Individualverkehr. 2050 wären demnach 85 Prozent aller Neuzulassungen Elektrofahrzeuge. Der jährliche Lithium-Verbrauch steigt in diesem Szenario von zurzeit rund 20000 Tonnen bis 2050 auf 590000 Tonnen. Der "kumulierte Bedarf" für Fahrzeugbatterien läge bis 2050 damit bei 6,82 Millionen Tonnen – der "übrige Bedarf" für andere Batterien fällt mit 800000 Tonnen vergleichsweise bescheiden aus. Wenig optimistisch stimmt die Forscher aber, dass schon der aufsummierte Bedarf für Fahrzeug-Akkus über den zurzeit ausgewiesenen Reserven von rund sechs Millionen Tonnen liegt. Die Empfehlung der Wissenschaftler lautet daher, frühzeitig ein Recyclingsystem für Lithium aufzubauen und langfristig an Batterietypen zu arbeiten, die ohne Lithium auskommen.

SolarWorld will den Markt aber noch weiter anheizen. Denn das Unternehmen hofft auf einen sich entwickelnden Markt für Sonnenstrom-Selbstverbraucher. Das Unternehmen bietet jetzt bereits ein Gesamtpaket für Eigenheimbesitzer an, in dem zur Solaranlage auch eine Batterie mitgeliefert wird. Im Augenblick arbeiten diese noch auf Bleibasis, künftig soll es ein wesentlich leistungsfähigerer Lithium-Ionen-Akku sein. "Das ist die Technologie der Zukunft", wirbt SolarWorld-Sprecher Thomas Heidbrink.

Für Abbau und Verhüttung des Lithiums wird das Bonner Unternehmen allerdings einen Partner vom Fach benötigen, aber auch daran herrscht in Freiberg kein Mangel: Im März startete in der Erzgebirgsstadt das Projekt "Hybride Lithiumgewinnung", an dem neben der Bergakademie verschiedene Hütten-Unternehmen aus der Region beteiligt sind, etwa die Nickelhütte Aue, die bisher mit dem Recycling von Blei-Akkus befasste MRU Freiberg oder der Anlagenhersteller UTF GmbH. Gemeinsam soll ein Verfahren entwickelt werden, wie dem Erz Zinnwaldit – das Mineral, in dem das Lithium gebunden ist – das begehrte Metall entzogen werden kann.

Die Arbeit steht aber erst ganz am Anfang, wie Projektkoordinator Matthias Fuhrland betont. Es gebe zwar bereits einige Vorstellungen, welche Verfahren angewendet werden könnten, aber ob die sich letztlich umsetzen lassen, sei noch offen. Bislang kann man nur davon ausgehen, dass man das Zinnwaldit mit einer Lauge oder einer Säure behandeln muss, um es in seine Bestandteile zu zerlegen. Dabei könnten neben dem Lithium, das am Zinnwaldit einen Gewichtsanteil von lediglich 1,59 Prozent hat, auch andere wirtschaftlich interessante Stoffe anfallen. Eine "ganzheitliche Verwertung" sei geplant, so Fuhrland.

Etwas anderes mache angesichts des geringen Gehaltes gar keinen Sinn, denn die Kosten für das Schürfen des Lithiumerzes dürften weitaus höher ausfallen als der Abbau im Tagebau. Experten schätzen, dass Lithium aus den bolivianischen Salzseen für 2000 Dollar pro Tonne wirtschaftlich angeboten werden kann, während das Lithium aus dem Berg rund 4000 Dollar pro Tonne bringen müsste, damit der Abbau Gewinn abwirft. Zum Glück kommt gleich eine ganze Palette von ökonomisch interessanten Stoffen im Zinnwaldit vor, denn das Mineral ist eine komplexe Verbindung aus Lithium, Aluminium, Eisen, Kali, Sauerstoff, Silizium, Wasserstoff und Fluor. Einzelheiten mochte Fuhrland wegen des frühen Stadiums der Arbeiten aber nicht verraten.

Zinnwaldit ist nicht die einzige Lithiumquelle, mit der sich das Freiberger Projekt befassen wird. Auch sogenannte Tiefenwässer, das heißt, Wasser aus Schichten unterhalb des Grundwasserspiegels, wie es zum Beispiel in Bergwerken anfällt, sollen genauer unter die Lupe genommen werden. An einigen Orten könnte sich auch daraus die Lithiumgewinnung lohnen. Einige Hundert Gramm Lithium pro Tonne Wasser seien dafür schon nötig, meint Fuhrland. Von Plänen, Lithium aus Meerwasser zu gewinnen, wie sie aus Japan bekannt sind, hält er hingegen gar nichts. "Viel zu großer Aufwand bei der geringen Konzentration", sagt der Bergbauexperte. Durchschnittlich nur 0,18 Millionstel Volumenanteile (ppm) des Meerwassers bestehen aus dem begehrten Metall.

Und wie sieht es mit anderen Lithium-Abbaugebieten in Deutschland aus? Im Süden sind eine ganze Reihe von Zinnwaldit-Vorkommen bekannt, zum Beispiel im Fichtelgebirge und im Schwarzwald. Aber ob sich an einem dieser Standorte der Abbau lohnen würde, ist offen. In Freiberg ist man derzeit damit beschäftigt, eine Datenbank der Fundstätten aufzubauen.

Fündig könnten auch die Zinnwalder Nachbarn werden, denn der größere Teil des dortigen Vorkommens liegt wahrscheinlich auf der tschechischen Seite des Gebirges. Doch trotz der gemeinsamen Mitgliedschaft in der EU gibt es bisher in Sachen Lithium keine Zusammenarbeit mit tschechischen Instituten und Behörden. "Der Blick über die Grenze ist schwierig", so Fuhrland.

Auch außerhalb Europas begeben sich inzwischen eine ganze Reihe von internationalen Unternehmen auf Lithiumsuche: Im US-Bundesstaat Arkansas will zum Beispiel die Lithium Exploration Group Salzseen auf ihren Lithiumgehalt untersuchen. Im Norden Nevadas und im angrenzenden Oregon haben in der McDermitt-Caldera vor knapp 20 Millionen Jahren Vulkane jede Menge lithiumhaltiges Gestein ausgespuckt. Später haben Erosion und die Senkung eines Teils des Geländes dazu geführt, dass sich besonders lithiumreiche Sedimente in Vertiefungen sammeln konnten. Heiße Quellen haben ebenfalls dazu beigetragen, das begehrte Leichtmetall anzureichern. Die Gesellschaft Western Lithium erkundet seit einigen Jahren diese Vorkommen und fand einen mittleren Lithiumgehalt von 0,25 bis 0,35 Prozent. Voraussichtlich können die Erze im Tagebau gewonnen werden, eine Machbarkeitsstudie befindet sich in Arbeit. Auf dem tibetischen Hochplateau sind chinesische Unternehmen schon einen Schritt weiter: Dort wird der 4400 Meter hoch gelegene Chabyer-Salzsee ausgebeutet. Seit September 2010 beteiligt sich der chinesische Autohersteller BYD am Lithiumproduzenten "Tibet Xigaze Zhabuye Lithium High-Tech".

Hierzulande kommt das verwendete Lithium allerdings überwiegend aus den Anden Südamerikas. Dort gibt es in Chile, Argentinien und vor allem Bolivien einige für die Lithiumausbeute besonders ergiebige Salzseen – Salare, wie die Lateinamerikaner sie nennen. Zum Beispiel den Salar de Atacama in Chile, oder den Salar de Uyuni in Bolivien, der weltweit größte seiner Art. Die Salare sind mit einer Schicht aus Salz bedeckt, unter dem Wasser steht. Dieses wird zur Gewinnung von Lithium an die Oberfläche gepumpt und zur Konzentrierung in Verdunstungsbecken geleitet. Die entstehende Sole wird dann in Tanklastwagen zur Weiterverarbeitung an die Küste gefahren. Nach Einschätzung des in Frankreich ansässigen, auf neue Technologien spezialisierten Aktienfonds Meridian International Research sind 50 Prozent dieser lithiumreichen Zone im Salar de Atacama bereits erschöpft.

In Bolivien soll hingegen am Salar de Uyuni, mehr als dreimal so groß wie sein chilenisches Gegenstück, dieser Tage erst eine Pilotförderanlage der staatlichen Bergbaugesellschaft Comibol den Betrieb aufnehmen. Eines der Probleme: Die Verdunstungsrate auf der Andenhochebene ist deutlich niedriger als in der Atacama-Wüste, weshalb mehr Platz für die Verdunstungsbecken benötigt werden wird. Meridian International Research ging 2008 in einer Studie davon aus, dass sich von den im See vermuteten fünf bis neun Millionen Tonnen Lithium nur 300000 bis 500000 Tonnen rentabel abbauen lassen.

Die bolivianische Regierung ist dennoch entschlossen, das Projekt voranzutreiben und hofft, einen langen Teil der Wertschöpfungskette im Lande aufbauen zu können. Wenn auch nicht gleich Elektroautos made in Bolivia vom Band rollen werden, so will die Regierung doch zumindest die Akku-Fertigung im Andenstaat ansiedeln. Im Dezember 2010 vermeldete die bolivianische Zeitung "Los Tiempos" erste Erfolge. Möglicherweise werden sich japanische Investoren auf diese Bedingungen einlassen, um sich den Zugriff auf den begehrten Rohstoff zu sichern.

Sollte es tatsächlich zum großen Lithium-Boom kommen, könnten andere Bevölkerungsgruppen indes den Kürzeren ziehen: Denn der Lithiumabbau kann dazu führen, dass große Mengen Magnesium in die oberflächliche Salzschicht eindringen. Das Salz würde dadurch bitter und ungenießbar, wie Wolfgang Voigt meint, der an der Freiberger Bergakademie ein Lithium-Forschungsprojekt mit der Universität der bolivianischen Stadt Potosí betreut. Entsprechend fürchten die einheimischen Salzbauern, von der Lithium-Industrie verdrängt zu werden. Auch um das Wasser des Rio Grande, der in den Salar fließt, könnte es Konflikte geben, denn für die Reinigung des Lithiums sind große Mengen an Frischwasser erforderlich. Dieses benötigen die Bauern aber, um ihre Quinoafelder zu bewässern. Quinoa, auch Andenhirse genannt, ist ein wichtiges Nahrungsmittel in der Region.

Nicht alle diese Widersprüche und Konflikte sind indes unüberwindbar und unvermeidlich. Manches wird künftig davon abhängen, wie viel des neuen Reichtums, den der historisch hohe Lithiumpreis erwarten lässt, bei den Menschen vor Ort ankommt und für den Schutz ihrer natürlichen Umwelt aufgewendet wird. Erfahrungen aus anderen Bergbauregionen lassen jedoch besonders für Chile, Argentinien und Bolivien nichts Gutes erwarten. Im deutschen Erzgebirge hingegen könnte der Abbau einer traditionsreichen Bergbauregion neues Leben einhauchen. (bsc)