Für das Ziel einer sauberen Umwelt und nachhaltigen Wirtschaft sind die gesamten Lieferketten entscheidend – das gilt auch für die Elektromobilität. Das Öko-Institut hat jetzt unter Nachhaltigkeits- und Umweltgesichtspunkten in einer Kurzstudie zwei Rohstoffe untersucht, die für die heutigen Generationen von Lithium-Ionen-Batterien von entscheidender Bedeutung sind: Lithium und Graphit.
Lithium gilt als das Schlüsselelement schlechthin in Lithium-Ionen-Batterien. Die steigende Nachfrage kann aktuellem Einschätzungen zufolge durch eine zusätzliche Rohstoffgewinnung und ein wachsendes Recycling gedeckt werden. Die Gewinnung von Lithium aus Salzsee-Solen in Chile, Argentinien und Bolivien steht häufig aufgrund der Wasserknappheitsthematik im Fokus der öffentlichen Aufmerksamkeit und Kritik, spielt jedoch inzwischen anteilsmäßig mit einem Drittel der Weltproduktion eine abnehmende Rolle.
Inzwischen stellt Australien rund zwei Drittel der Weltproduktion. Beim Abbau des lithiumhaltigen Minerals Spodumen bleiben Reststoffe zurück, die in großen Absetzbecken gesammelt werden. Diese Art der Reststofflagerung kann ohne adäquates Management risikobehaftet sein – neben strikten Sicherheitskonzepten für die Absetzbecken muss zudem der Schutz der Biodiversität bei jedem Minenstandort individuell bewertet und berücksichtigt werden.
Graphit ist Hauptbestandteil von 96 Prozent der Anoden in Lithium-Ionen-Batterien. Er kann als Naturgraphit abgebaut oder über ein Verfahren auf Koksbasis synthetisch hergestellt werden. Beide Materialien – natürlicher und synthetischer Graphit – kommen heute zum größten Teil aus China und haben einen signifikanten ökologischen Fußabdruck. So kommt es beim Abbau des Naturgraphits zu einer erheblichen Staubentwicklung, die zu gesundheitlichen Problemen wie Atembeschwerden und einer verminderten Lungenfunktion führen kann. Zudem wird Graphit mit anorganischen Säuren gereinigt, die bei unsachgemäßer Freisetzung Umweltschäden verursachen können.
Als Ausgangsmaterial des synthetischen Graphits wird eine Kohlenstoffquelle benötigt, die in der Regel als Nebenprodukt der Erdöl- und Kohleindustrie anfällt. Bei der Herstellung sind sehr hohe Temperaturen von mehr als 2500 Grad Celsius über mehrere Tage notwendig. Die damit verbundenen Emissionen hängen sehr stark vom dafür eingesetzten Energiemix ab. Ein Strommix mit möglichst hohen regenerativen Anteilen ist essenziell, um eine signifikante Minderung der Umweltbelastung für Herstellung von Synthesegraphit zu erreichen.
Die Kurzstudie „Ökologische und sozio-ökonomische Herausforderungen in Batterie-Lieferketten: Graphit und Lithium“ ist im Rahmen des BMBF-Verbundprojektes ‘Fab4Lib – Forschung zu Maßnahmen zur Steigerung der Material- und Prozesseffizienz bei der Herstellung von Lithium-Ionen-Batteriezellen entlang der gesamten Wertschöpfungskette“ entstanden. Es erforscht innovative Lösungen entlang der Wertschöpfungs- und Lieferketten der Lithium-Ionen-Technologie und soll diese in Demonstratoren als Vorbereitung für eine Zellfertigung in Deutschland validieren.
