Elektromobilität: Eine nachhaltige Batterieproduktion ist keine Utopie

04.09.2020 – Noch immer ist der Verkehrssektor das Sorgenkind beim deutschen Klimaschutz. Im vergangenen Jahr stiegen die CO₂-Emissionen um mehr als eine Million Tonnen. Damit macht der Mobilitätsbereich noch immer rund ein Fünftel der gesamten Treibhausgasemissionen in Deutschland aus. Für einen wirksamen Klimaschutz braucht es deshalb dringend mehr Elektrofahrzeuge, wie eine Untersuchung von Wissenschaftlern aus drei unterschiedlichen Forschungseinrichtungen zeigt.

Damit werden Stromer definitiv eine wichtige Säule für die nachhaltige Mobilität der Zukunft sein. Das Problem: Sowohl bei der Herstellung als auch beim Recycling von Lithium-Ionen-Batterien, die als Speicher beim Elektroantrieb noch immer dominieren, werden Nachhaltigkeitsstandards nicht immer eingehalten. Um das zu ändern, muss zukünftig die gesamte Lieferkette verantwortungsvoll und nachhaltig gestaltet werden.

Bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien sind heutzutage vor allem zwei Rohstoffe entscheidend: Lithium und Grafit. Eine Kurzstudie des Öko-Instituts hat nun die Herausforderungen für Umwelt und Gesundheit untersucht, die mit dem Lithiumbergbau und der Graphitproduktion einhergehen.

Australien stemmt Großteil der Lithium-Produktion

Als Schlüsselelement für Lithium-Ionen-Batterien wird die Nachfrage nach dem Rohstoff Lithium zukünftig deutlich ansteigen. Dies kann durch zusätzliche Rohstoffgewinnung und ein wachsendes Recycling gedeckt werden, wie frühere Analysen des Öko-Instituts gezeigt haben. Derzeit erfolgt die Gewinnung vor allem aus Salzsee-Solen in Südamerika und aus Festgestein in Australien. Die Umweltauswirkungen der beiden Quellen unterscheiden sich massiv.

So steht der Lithiumbergbau aus Salzsee-Solen in Chile, Argentinien und Bolivien regelmäßig in der Kritik, da er zu einer starken Wasserknappheit in den betroffenen Gebieten führt. Dieses Problem wird in den letzten Jahren jedoch kleiner, da der Anteil an der Weltproduktion stetig schrumpft. Inzwischen beträgt er nur noch ein Drittel.

Stattdessen ist Australien zum größten Lithium-Produzenten aufgestiegen, wie die Wissenschaftler des Öko-Instituts in ihrer Untersuchung festhalten. Das Land stemmt jetzt zwei Drittel der gesamten Weltproduktion. Allein die australische Lithiummine Greenbushes lieferte 2017 etwa 30 Prozent der weltweiten Produktion. Dabei wird Down Under das lithiumhaltige Mineral Spodumen abgebaut und in aufwendigen Verfahren aufgespalten.

Anschließend werden die Reststoffe in großen Absetzbecken gesammelt, was in der Vergangenheit auch schon zu erheblichen Umweltverschmutzungen geführt hat. So hatte nicht zuletzt der Dammbruch im Jahr 2019 in einer brasilianischen Eisenerzmine gezeigt, wie hoch das Risiko einer derartigen Reststofflagerung sein kann. So muss es bei dieser Art von Absetzbecken strikte Sicherheitskonzepte geben und der Schutz der Biodiversität bei jedem Standort individuell bewertet und berücksichtigt werden.

Synthetischer versus Naturgrafit

Neben Lithium gibt es jedoch noch einen weiteren sehr wichtigen Rohstoff: In fast aller Anoden in Lithium-Ionen-Batterien ist das Mineral Grafit ein wichtiger Bestandteil. Es kann entweder natürlich abgebaut oder heutzutage auch synthetisch hergestellt werden. Beide Varianten kommen zum großen Teil aus China – und haben einen signifikanten ökologischen Fußabdruck.

Wird Grafit aus der Natur abgebaut, entwickelt sich dabei ein giftiger Staub, der sowohl bei den Arbeitern als auch Anwohnern erhebliche gesundheitliche Probleme verursacht. Sie leiden anschließend unter Atembeschwerden und einer verminderten Lungenfunktion. Außerdem wird das Mineral mit anorganischen Säuren wie etwa der gefährlichen Flusssäure gereinigt, die bei unsachgemäßer Entsorgung zu schweren Umweltschäden führen können.

Beim synthetischen Grafit wird als Ausgangsmaterial eine Kohlenstoffquelle benötigt, die beispielsweise als Nebenprodukt der Erdöl- und Kohleindustrie anfällt. Hergestellt wird das Mineral dann durch spezielle elektrische Öfen, die über mehrere Tage hinweg Temperaturen von mehr als 2.500 Grad Celsius halten können. Welche Treibhausgasemissionen bei diesem Verfahren entstehen, hängt stark vom eingesetzten Energiemix ab. Entsprechend hoch sollte hierbei zukünftig der Erneuerbaren-Anteil sein, um die Umweltbelastung von Synthesegrafit zu reduzieren.

Somit lässt sich festhalten, dass beide Rohstoffe für die Lithium-Ionen-Batterien durchaus umweltschonend hergestellt und recycelt werden können – eine nachhaltige Batterieproduktion ist also grundsätzlich möglich. Dafür müssen die unterschiedlichen Prozesse des Lithiumbergbaus und der Graphitproduktion zukünftig auf ihre Nachhaltigkeit geprüft und angepasst werden. jk