Nr. 49/2017 vom 07.12.2017

«Wir essen keine Batterien»

Dank des Metalls Lithium könnte der Sprung ins postfossile Zeitalter gelingen. Ist es also das Schlüsselelement für die Energiewende – oder wird Lithium Tod und Zerstörung über die Welt bringen? Bekenntnisse eines bipolaren Moleküls.

Von Franziska Meister

«Manchmal finde ich es einfach nur toll, so begehrt zu sein. Dann würde ich am liebsten rausspringen und verkünden: ‹Hier bin ich, Welt, gekommen, um dich zu retten!› An anderen Tagen möchte ich mich tief im Erdinnern verkriechen – aus Angst, Tod und Zerstörung über die Welt zu bringen. Dass ausgerechnet ich an einer bipolaren Störung leide, entbehrt nicht einer gewissen Ironie. Immerhin helfen Moleküle wie ich schon seit über fünfzig Jahren Menschen mit einer manisch-depressiven Erkrankung. Mein Name ist übrigens Li, also eigentlich: Lithium. Noch schlummere ich unter der Salzkruste des Salar de Uyuni in Bolivien. Aber die Informationen aus der Welt, die mich hier erreichen und mich auf meinen künftigen Einsatz vorbereiten, verunsichern mich zutiefst.

Als das leichteste aller Metalle stehe ich aktuell voll im Rampenlicht: Auf mir ruht die Hoffnung der Menschheit, den Sprung ins postfossile Zeitalter rechtzeitig zu schaffen. Noch steht das Fenster offen, aber es wird immer kleiner, weil das CO2-Budget rasant schrumpft. Und wenn man weiss, dass der Verkehr ein Drittel aller Treibhausgasemissionen verursacht, dann wird klar: Dieser Sprung gelingt nur, wenn die Menschen möglichst rasch auf Elektromobilität umstellen. Der Schlüssel dazu bin ich – weil ich Batterien zum alternativlos besten mobilen Energieträger mache.

Dass ich mir mitunter wie ein Bote der Apokalypse vorkomme, ist meinem Status als ‹kritisches Metall› geschuldet: Die globalen Lithiumressourcen sind knapp und ungleich verteilt, was zu Konflikten bis hin zu Ressourcenkriegen führen kann. Dafür will ich nicht verantwortlich sein!

Die Elektromobilindustrie lässt die Nachfrage nach Lithium gerade buchstäblich explodieren. Der ‹White Gold Rush› treibt den Preis für Lithiumkarbonat in schwindelerregende Höhen: Allein zwischen November 2016 und September 2017 hat er sich praktisch verdreifacht, auf über zwanzig US-Dollar pro Kilo. Um den Markt zu stabilisieren, will der London Metal Exchange Lithium an der Rohstoffbörse handeln. Angeführt wird die Nachfrage von zwei Big Players, die den Markt für Elektroautos praktisch allein unter sich aufteilen – China und Elon Musk, der Begründer von Tesla aus dem kalifornischen Silicon Valley. Anfang des Jahres 2017 verkündete er keck, für die Herstellung von Batterien in seiner Gigafabrik die gesamte Lithiumproduktion eines Jahres zu benötigen.

Vorräte reichen für dreissig bis vierzig Jahre

Immer mehr Staaten fördern den Umstieg auf Elektroautos mit Steuervergünstigungen oder verbieten Benzinautos gleich ganz: Kalifornien will sie bis 2030 von den Strassen weghaben, Frankreich und Britannien bis 2040. Um in der Batterieproduktion mithalten zu können, müsste das Fördervolumen von Lithiumkarbonat, das aktuell bei rund 200 000 Tonnen pro Jahr liegt, über die nächsten zwei Jahrzehnte hinweg durchschnittlich über drei Millionen Tonnen pro Jahr betragen, behauptete ein ehemaliger Tesla-Ingenieur vor ein paar Monaten. Höre ich solche Zahlen, wird mir ganz anders. Wie soll das gehen?

Laut dem kartografischen Institut der USA reichen die globalen Lithiumvorräte noch für die nächsten 360 Jahre. In der Schweiz hingegen kommt die Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) in ihren Untersuchungen zum Schluss, dass die wirtschaftlich zugänglichen Lithiumvorkommen in dreissig bis vierzig Jahren erschöpft sein dürften. Das macht mir richtig Angst. Denn die globalen Ressourcen konzentrieren sich zu über fünfzig Prozent in den Salzseen des ‹Lithiumdreiecks› in Chile, Argentinien und Bolivien – in einer der ärmsten Regionen der Welt. Und ich sitze mittendrin, im bislang unberührten Salar de Uyuni, wo die weltweit grössten Lithiumvorkommen vermutet werden. Ausserdem kontrollieren gerade mal vier Konzerne über achtzig Prozent des weltweiten Angebots: Nebst dem chinesischen Tianqi, das sich vor allem auf im Bergbau gewonnenes Lithium konzentriert, sind das Albemarle und FMC aus den USA, die zusammen mit der chilenischen Sociedad Quimica y Minera (SQM) über neunzig Prozent der Lithiumgewinnung aus den Salzseen untereinander aufteilen.

Halten Sie mich für einen Pessimisten, wenn ich eine erneute Kolonialisierungswelle auf Lateinamerika zurollen sehe. Aber bedenken Sie die bittere Erfahrung, die wir über die Jahrhunderte mit der fortgesetzten imperialistischen Ausbeutung unserer Ressourcen gemacht haben.

Kolonialismus reloaded?

In Chile schwelen schon seit längerem Konflikte um den zunehmend forcierten Lithiumabbau in der Atacama-Region. Albemarle hat den betroffenen Indigenen vor Ort bis 2016 keinen Centavo Entschädigung für die Land- und Wassernutzung bezahlt. Dabei sind die meisten Gemeinden mausarm. Ihnen fehlt es an grundlegenden Infrastrukturen wie am Abwasser- oder Trinkwassersystem. Und jetzt drängen nebst Albemarle weitere Konzerne in die extrem trockene Hochebene und graben der indigenen Bevölkerung buchstäblich das Wasser ab: Um eine Tonne Lithium zu gewinnen, braucht es rund 1,9 Millionen Liter Wasser. Die Weiden für die Lamas und Ziegen – Existenzgrundlage für die allermeisten Indigenen – verdorren zunehmend, einzelne Dörfer sind bereits auf Trinkwasser angewiesen, das mit Tanklastwagen angekarrt wird. Vor einem Jahr hat eine Indigene ein handgeschriebenes Protestplakat aufgestellt: ‹Wir essen keine Batterien – Sie nehmen das Wasser, das Leben versiegt›.

Eine mutige Frau. Sie bestärkt mich in der Überzeugung, dass meine Heimat Bolivien genau das Richtige tut. Schon Ende der achtziger Jahre versuchte ein US-Konzern, der heutige FMC, das Lithium im Salar de Uyuni anzuzapfen. Er pochte dabei ganz selbstverständlich darauf, dass ihm die Rechte für die Erkundung, Ausbeutung und Nutzung sowie für den Export für vierzig Jahre uneingeschränkt zu übertragen seien. Zum Glück verhinderte die Bevölkerung mit massiven Protesten, dass der Vertrag zustande kam. Und mit Evo Morales regiert seit 2006 ein Präsident das Land, der mit einer neuen Verfassung nicht nur die Rechte der Indigenen gestärkt hat, sondern sich auch dem Kampf gegen jegliche Interventionsgelüste von aussen verschrieben hat. Er will Bolivien aus eigener Kraft modernisieren und hat Lithium dabei mit einer Schlüsselrolle bedacht. Ich bin, und das sage ich mit Stolz, Eigentum des bolivianischen Volks und soll zu seinem Wohl genutzt werden: indem mich staatliche Firmen aus der Salzlake ans gleissende Licht des über 10 000 Quadratkilometer grossen Salar de Uyuni holen und mich in neu zu bauenden Fabriken zu Batterien für Handys, Velos und Autos weiterverarbeiten.

Das passiert nicht von heute auf morgen in einem Land, das erst einmal die notwendige Infrastruktur – Wasser, Strom, Internet und Handynetz – an die Ufer des Salzsees auf über 3600 Metern Höhe bringen muss. Ausserdem bin ich so leicht nicht zu haben: Um mich als Lithiumkarbonat zu gewinnen – in Reinform wäre ich viel zu explosiv –, sind technisch und chemisch komplexe Prozesse nötig. Mich samt der Salzlake an die Oberfläche zu pumpen und das darin enthaltene Wasser in einer Reihe von Becken an der Sonne verdunsten zu lassen, ist nur der erste Schritt. Seit 2013 steht am südlichen Ufer des Salar de Uyuni eine Pilotanlage, 2014 kam eine experimentelle Fabrikanlage hinzu. Sie produziert bis zu tausend Handyakkus und vierzig Velo- respektive Autobatterien am Tag.

Das ist natürlich nicht zu vergleichen mit Elon Musks Gigafabrik in Nevada: Obwohl erst zu einem Drittel gebaut, hat die Produktion von Lithium-Ionen-Autobatterien dort Anfang dieses Jahres bereits begonnen. Im August soll die Fabrik laut Musk bereits mehr Akkus als alle andern Fabriken der Welt hergestellt haben, bis 2020 sollen es 500 000 Batterien jährlich sein – für eine halbe Million Teslas. Das entspricht der aktuellen weltweiten Produktion von Lithium-Ionen-Batterien.

Und jetzt versetzen Sie sich mal in meine Lage: Wie soll innerhalb von zwei Jahren die Lithiumproduktion verdoppelt werden – und woher soll es kommen? Ich fürchte, dieser schwindelerregende Wachstumsimperativ wird enormen Druck auf Evo Morales ausüben, ausländische Investoren und Unternehmen ins Land zu lassen.

Der «Schatz des Silicon Valley»

Als Sony 1991 die ersten Lithium-Ionen-Batterien auf den Markt brachte, löste das einen Boom von tragbaren elektronischen Geräten aus. So richtig gefragt sind meine Eigenschaften als mobiler Energieträger aber seit dem Aufkommen von Smartphones vor gut zehn Jahren: Ich bin ultraleicht und verleihe Batterien eine konkurrenzlose Energie- und Leistungsdichte. Wiederaufladbare Akkus mache ich länger haltbar, verkürze ihre Ladezeit, und ich gebe mich auch noch mit weniger Energie dafür zufrieden. Weil es grundsätzlich nur sehr wenig von mir in jeder Batterie braucht, ist mir erst spät aufgefallen, dass die digitale Entwicklungsdynamik und erst recht das Aufkommen von Elektroautos eine exponentielle Bedarfsspirale in Gang gesetzt hat: Während in einem Smartphone nur drei Gramm Lithiumkarbonat verbaut sind, kommen auf einen Laptop schon deren dreissig – und auf das neuste Tesla-Modell sage und schreibe über fünfzig Kilo! Und solche Akkus sollen bis in sieben Jahren sechzig Prozent aller produzierten Lithium-Ionen-Batterien ausmachen. Lange war ich stolz, als ‹Schatz des Silicon Valley› zu gelten. Jetzt empfinde ich das zunehmend als Bürde.

Überhaupt diese Autobatterien, die doch eigentlich dazu dienen, die Treibhausgasemissionen drastisch zu reduzieren: Ihre Herstellung ist der reinste ökologische Wahnsinn! Batterieproduzenten arbeiten nämlich nicht mit Lithium als Rohstoff, sondern mit einem bereits vielfach mit andern Metallen vermengten Lithium. Die Herstellung dieses lithiumbasierten Ausgangsmaterials erfolgt an verschiedenen Orten. Das macht die Versorgungskette so lang und komplex, dass das in Autobatterien enthaltene Lithium mitunter zwei Mal um die Welt reist, bevor es überhaupt in der Batteriefabrik ankommt. Fabriken, die sich – Elon Musk zum Trotz – zu 85 Prozent in China, Japan oder Südkorea befinden. Und wo für die Produktion grossmehrheitlich fossile Energien verwendet werden.

Und trotzdem soll der ökologische Fussabdruck eines Lithium-Ionen-Akkus gemäss einer Studie der Empa aus dem Jahr 2010 die Ökobilanz eines Elektroautos nur gering belasten? Weil viel mehr ins Gewicht falle, ob der fürs Aufladen verwendete Strom aus fossilen oder erneuerbaren Quellen stamme? Eine aktuelle schwedische Studie kommt da zu ganz anderen Ergebnissen. Im Fall eines Tesla Model S mit einer Batterieleistung von 86 Kilowattstunden entstehen bei der Produktion dieser Batterie rund 15 Tonnen CO2. Die neusten Model S verfügen bereits über mehr Batterieleistung, was diesen Wert auf 17,5 Tonnen hochschraubt. Im Klartext bedeutet dies, dass die Herstellung einer einzigen Tesla-Batterie den jährlichen Pro-Kopf-Ausstoss an CO2 in Deutschland, der aktuell bei rund zehn Tonnen liegt, um mehr als fünfzig Prozent übersteigt.

Stärker, schneller, weiter!

Doch was macht die Forschung? Sie entwickelt immer leistungsfähigere, grössere Lithium-Ionen-Akkus. ‹Neue Materialchemie für Hochleistungsbatterien›, verkündete die Technische Universität Berlin im September, und aus den Fraunhofer Forschungslabors frohlockte man im November: ‹Mit Lichtgeschwindigkeit zur E-Mobilität›. Stärker, schneller, weiter – vor allem weiter soll eine Batterieladung reichen! Dabei hat eben eine Studie des renommierten Massachusetts Institute of Technology in den USA haarklein nachgewiesen, dass die Batterieherstellung mit Abstand am meisten zu den Emissionen eines Elektroautos beiträgt. Der Trend hin zu immer grösseren Lithium-Ionen-Akkus sei deshalb aus ökologischer Perspektive fatal.

Das treibt mich zur Verzweiflung! Die ganze Elektromobilindustrie entwickelt sich in eine völlig falsche Richtung! Wenn man den Benzinmotor einfach mit einem Akku ersetzt, ist noch gar nichts gewonnen – vor allem nicht, wenn man einfach den Trends der reichen Länder folgt. In der Schweiz etwa ist jeder dritte verkaufte Neuwagen ein SUV, eine dieser überdimensionierten Geländelimousinen. Entsprechend hat die Autoindustrie für 2018 gleich eine ganze Serie von batteriebetriebenen E-SUVs angekündigt. Dabei hat die US-Studie mit ihrem Vergleich zwischen einem Tesla Model S, einem benzinbetriebenen kleinen Mitsubishi und einem grossen BMW-Benziner deutlich gezeigt: Der benzinbetriebene Kleinwagen verursacht über die gesamte Betriebszeit hinweg die geringsten CO2-Emissionen.

Mich beschleicht immer stärker das Gefühl, statt Teil der Lösung Teil des Problems zu werden.

In solchen Momenten verabreiche ich mir eine kleine Selbstmedikation, um neuen Mut zu fassen. Doch, Li, du kannst etwas bewirken! Du darfst die Lithium-Ionen-Batterie noch nicht aufgeben. Die Menschen müssen einfach möglichst rasch aus ihrer Pfadabhängigkeit ausbrechen und neue Wege, neue Formen der Mobilität auskundschaften. Wie viel lieber würde ich sie in einem zusammenklappbaren, tragbaren Roller befördern als in einem Zwei-Tonnen-Metallpanzer. Sie in einem mit andern geteilten Kleintaxi oder Minibus durch Regen und Schnee kutschieren.

Helsinki hat mit verschiedenen Simulationen ausprobiert, was passieren würde, wenn alle 1,1 Millionen Menschen, die in der finnischen Hauptstadt leben und täglich unterwegs sind, dies statt mit dem eigenen Auto mit einem Mix an batteriebetriebenen E-Verkehrsmitteln tun würden, die alle zu einer einzigen Sharing Economy gehörten – Auto, Bus, Bahn, Taxi. Mit Abstand am besten abgeschnitten hat die Variante, in der niemand mehr das Privatauto benutzt: Sämtliche individuellen Wegstrecken lassen sich so mit nur sieben Prozent des heute täglich verwendeten Fuhrparks erledigen, und die CO2-Emissionen sinken dank der E-Verkehrsmittel um 97 Prozent. Im schwedischen Stockholm hat man bereits erste Praxiserfahrungen gesammelt mit einer Sharing-Plattform, auf der man einen monatlichen Transportkredit kauft, der zur freien Wahl zwischen Auto, Velo, öffentlichen Verkehrsmitteln oder Taxi berechtigt. Alles funktioniert über eine einfache Smartphone-App. Die Teilnehmenden waren begeistert und liessen ihr eigenes Auto viel häufiger zu Hause stehen, um stattdessen ein öffentliches Verkehrsmittel zu benutzen … Aber ich schweife ab.

Der Akkusarg im Hochofen

Manchmal nehme ich mich vielleicht auch zu wichtig. Schliesslich komme ich ja nur in kleinsten Mengen in Lithium-Ionen-Batterien vor – zwei Prozent der Masse mache ich bloss aus. Andere Metalle wie Kupfer und Aluminium fallen da mit vierzig Prozent viel mehr ins Gewicht. Bei ihnen lohnt sich deshalb auch das Recycling. Obwohl, und das ist ein grosses Problem: Bislang werden Lithium-Ionen-Batterien kaum recycelt. Denn erstens rechnet es sich nicht, und zweitens ist der Aufwand für die Rückgewinnung viel zu gross. In den Batterien steckt eine Vielzahl an Metallen, die je nach Produzent in unterschiedlichster Zusammensetzung darin verbaut sind. Natürlich wird in verschiedenen Labors daran getüftelt, wie man Lithium zurückgewinnen könnte, aber was mir davon bis jetzt zu Ohren gekommen ist, lässt mich erschauern: Ich soll dereinst im Akkusarg erst in einen Hochofen geschoben und bei 700 Grad Celsius verbrannt und danach noch mit einem Giftcocktail verschiedener Säuren malträtiert werden. Und das alles, um schliesslich als kümmerlicher Rest von fünfzig Prozent meines früheren Selbst als Phönix aus der Asche zu steigen.

Trotzdem ist es keine Option, auf das Recycling zu verzichten. Denn wenn all die Kleinstmengen von Lithium aus Smartphones, Laptops und Autobatterien einfach irgendwo in der Umwelt landen, sind sie nicht mehr rückholbar. Und dann wird es irgendwann kein Lithium mehr geben. Woher nehmen dann Ihre Nichten und Urenkel die Energie für ihre mobilen digitalen Geräte? Meiner Meinung nach müssen unbedingt die Batteriehersteller zur Verantwortung gezogen werden – und zwar nicht erst beim Recycling, sondern bereits bei der Produktion. Elon Musk zum Beispiel, der hat das erkannt. Das Dach seiner Gigafabrik in der Wüste Nevadas ist eine einzige Fotovoltaikanlage, die genug Energie erzeugen soll, um CO2-frei Teslas und Batterien zusammenzubauen – und die verschiedenen Metalle in einer Recyclinganlage aus den Batterien zurückzugewinnen. Zugegeben, vieles davon ist erst teilweise verwirklicht. Aber solange ausgedienten Tesla-Batterien – die übrigens in reduziertem Umfang durchaus noch ihre Leistung erbringen – ein zweites Leben als stationäre Speicherstationen in Haushalten ermöglicht wird, ist ein Anfang gemacht.

Es gibt Menschen, die halten Musk für einen grössenwahnsinnigen Schnorrer. Mich persönlich beunruhigt mehr, dass aus seiner Gigafabrik seit Monaten immer wieder handfeste Klagen über die Arbeitsbedingungen an die Öffentlichkeit dringen. Ein wahrer Visionär der Nachhaltigkeit darf sich nicht nur auf die Ökologie beschränken, auch das Soziale gehört dazu.

Von daher schätze ich mich glücklich, im bolivianischen Salar de Uyuni beheimatet zu sein. Hier ist die Chance am grössten, dass ich mein Potenzial nachhaltig über viele Generationen hinweg entfalten kann. Nirgendwo sonst auf der Welt lagert noch so viel Lithium – mehr als genug für Evo Morales’ gesellschaftliches Zukunftsprojekt. Ich kann mir vorstellen, dass er bereit wäre zu teilen, im Tausch gegen wissenschaftliches und technisches Know-how, das Bolivien in seiner Entwicklung weiterbringt. Würden Sie diese Idee bitte mal für mich bei Elon Musk deponieren?»

Metallzeitalter

Gebrauchen statt verbrauchen

Sie heissen Neodym, Gallium, Tantal oder Niob. Kaum ein Mensch kennt sie – aber wir halten sie alle täglich in der Hand: Es sind Metalle, die in einem Handy verbaut sind. Vor gut dreissig Jahren begann eine Entwicklung, die dazu führte, dass wir heute praktisch alle Metalle des Periodensystems nutzen – und das sind achtzig Prozent aller Elemente. Die Digitalisierung, das Internet der Dinge – die ganze sogenannte Industrie 4.0 ist ohne sie nicht denkbar. Auch für die Energiewende spielen viele Metalle eine Schlüsselrolle: Neodym in Windkraftanlagen, Gallium in Solarzellen, Lithium in mobilen Akkus. Vanadium, das in einer Elektrolytlösung in grossen Tanks gelagert wird und sogar wie Benzin transportiert werden kann, soll schon bald stationäre Grossspeicherbatterien mit Strom versorgen.

Immer mehr von ihnen fallen deshalb in die Kategorie der «kritischen Metalle», weil ihre Verfügbarkeit nicht länger garantiert ist. Sei es, weil sie als Ressource extrem selten oder an wenigen Orten konzentriert vorkommen; sei es, weil nur wenige Zugang zum Abbau dieser Metalle haben und so Angebot und Preise auf dem Weltmarkt bestimmen können; sei es, weil ihre Gewinnung mit grossen Umweltschäden und Gefahren für die lokale Bevölkerung verbunden ist.

Nicht zu vergessen ist das Problem der Ressourcengerechtigkeit. Als Indikator dafür könnte man in Anlehnung an die Klimagerechtigkeit (einheitlicher Ausstoss von CO2 pro Kopf) die Menge eines Metalls nehmen, die weltweit pro Kopf verfügbar ist. Um das an Kupfer zu verdeutlichen, das meist noch gar nicht zu den «kritischen Metallen» gezählt wird: Geht man vom aktuellen Pro-Kopf-Verbrauch in Ländern wie Deutschland oder den USA aus, reichen die weltweiten Kupfervorkommen schlicht nicht aus für eine Welt, die ihren Energiebedarf zu hundert Prozent aus erneuerbaren Quellen decken will.

Der Begriff der Nachhaltigkeit erhält im Fall der Metalle eine Dringlichkeit, die heute noch kaum jemandem bewusst ist: Ohne Metalle führt kein Weg ins postfossile Zeitalter. Und aktuell ist der Umgang mit Metallen alles andere als nachhaltig. Das liegt nicht zuletzt daran, dass zahlreiche digitale Geräte dank Nanotechnik immer kleiner werden und dabei gleichzeitig ein immer grösseres Gemisch aus unterschiedlichen Metallen in Winzigstmengen enthalten. Allein in einem Handy finden sich heute über dreissig verschiedene Metalle. Das kompliziert nicht nur ein Recycling, das oft noch in den Kinderschuhen steckt oder ganz fehlt. Es führt auch dazu, dass die Metalle einfach in der Umwelt «verschwinden» – ein Prozess, den man Dissipation nennt.

Es gilt deshalb, so rasch als möglich Mittel und Wege zu finden, um die Metallkreisläufe wieder mehr zu schliessen, indem man Metalle nur gebraucht, statt sie zu verbrauchen. Denn ein postfossiles Zeitalter ist möglich – aber ein postmetallisches nicht.

Franziska Meister

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