Geht es um Elektromobilität, kommt man um ihn nicht herum: den Lithium-Ionen-Akku. Wie beim Smartphone und Laptop auch, sorgt er im Elektromotor für die benötigte Energie. Die Bedeutung der Lithium-Ionen-Akkus nimmt genauso wie die Zahl der Elektroautos oder E-Fahrräder zu. Denn er gilt als Herzstück eines E-Fahrzeuges mit ökologisch akzeptablen Fußabdruck.
Grund dafür ist, dass er die höchste Energiedichte im Vergleich zu anderen Akkus aufweist, und damit eine hohe Leistungsfähigkeit verspricht, obwohl er verhältnismäßig klein ist. Der Lithium-Ionen-Akku ist eine elektrochemische Spannungsquelle auf Basis von Lithium. Dabei handelt es sich um ein Alkali-Leichtmetall – es ist das leichteste Metall auf der Welt. Zwar ist das Lithium-Vorkommen auf der Erde ein großes, doch man findet es meist nur in geringen Konzentrationen.
Das größte Vorkommen des Leichtmetalls, das auch im Meerwasser in enormen Mengen, aber geringer Konzentration natürlich vorkommt, findet sich in der Atacama-Wüste zwischen Bolivien, Argentinien und Chile. Man spricht daher auch vom „Lithium-Dreieck“. Auf rund 8 Millionen Tonnen werden die größten Lithium-Reserven der Welt geschätzt, die sich in Chile befinden.
Meere haben Lithiumgehalt von 230 Milliarden Tonnen
Das Problem daran: Lithium gehört nicht zu den nachwachsenden Rohstoffen, doch der Bedarf steigt erheblich. Während in den hauptsächlichen Förderländern 2008 noch 25.400 Tonnen davon produziert wurden, betrug diese diese Zahl im Jahr 2018 bereits 85.000 Tonnen. In Chile wird für den Abbau lithiumhaltiges Salzwasser aus unterirdischen Seen an die Oberfläche geholt und dort verdunstet, bevor die entstehende Salzlösung weiterverarbeitet wird, um an das begehrte Lithium zu kommen.
Doch eben jene Lithiumgewinnung hat Auswirkungen auf die Wasserreserven in einem ohnehin schon extrem trockenen Gebiet der Erde. Denn durch die Förderung der Lake aus dem Grundwasser, sinkt der Grundwasserspiegel. Das hat die Austrocknung von Wiesen, Feuchtgebieten und Flussläufen zur Folge. Aber es könnte künftig Alternativen für die Gewinnung von Lithium geben. Und zwar aus dem oben erwähnten Meerwasser. Man schätzt, dass die Weltmeere gemeinsam in etwa einen Lithiumgehalt von 230 Milliarden Tonnen aufweisen.
Gewinnung von Lithium aus Meerwasser
Allerdings ist die Extraktion des Alkali-Metalls aus wässrigen Lösungen ein Vorgang, dessen Erforschung im Vergleich zu herkömmlichen Abbaumethoden noch absolut in den Kinderschuhen steckt. Forschende des INM – Leibniz-Institut für Neue Materialien in Saarbrücken haben gemeinsam der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Shanghai jetzt ein neues Verfahren entwickelt.
„Man kann sich unser Verfahren wie einen im Kreis fahrenden Bus vorstellen.”
“Lithium-Ionen, z. B. aus Meerwasser, werden durch die Reduktion einer Rotkali-Lösung in der einen Kammer aufgenommen und bei der Oxidation in einer anderen Kammer wieder abgegeben. Dieses ‚Ein-und-Aussteigen‘ hat viele Vorteile: Zum einen können wir das System kontinuierlich laufen lassen, ganz wie jede andere Redox-Fluss-Batterie. Das ist sehr wichtig für eine beständige Lithium-Ernte. Und zum anderen können wir damit verschiedene Lithium-Ionen-Quellen nutzen“, erklärt dazu Prof. Volker Presser, Leiter des Programmbereichs Energie-Materialien des INM in einer Presseaussendung.
Quellen: elektroauto-news.net, chemie.de, faunamarin.de, global2000.at, volkswagenag.com, leibniz-inm.de / Fotocredit: © Joseph Barrientos/Unsplash
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