Lithium als lebenswichtiger Rohstoff für den Betrieb von Elektroautos

Lagerstätten, Förderung und Potential


Hausarbeit (Hauptseminar), 2011

22 Seiten, Note: 1,7


Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

1 Einleitung

2 Lithium - Eigenschaften und Anwendungsbereich

3 Lithium Lagerstätten
3.1 Ressourcen, Reservebasis und Reserven
3.2 Verfügbarkeit und Verteilung der Lithium-Reserven

4 Abbauverfahren und Produktion
4.1 Die Brine Produktion
4.2 Die mineralische Produktion
4.3 Weltweite Lithium-Produktion

5 Lithium-Bedarf und Reichweite für die Elektromobilität
5.1 Heutiger und künftiger Lithium-Bedarf für Batterien
5.2 Reichweite der Lithium Ressourcen

6 Geopolitische Situation

7 Schlussbemerkung

Literaturverzeichnis

Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Abb. 1: Geschätzte Lithium-Verwendungen in 2011

Abb. 2: Weltweite Lithium-Reserven und Ressourcen der unterschiedlichen Institutionen und Experten

Abb. 3: der identifizierten Lithium-Reserven und Ressourcen nach Ländern

Abb. 4: -Produktionsanlage im Salar de Atacama

Abb. 5: Entwicklung des Lithium-Bedarfs bis 2030

Tab. 1: Weltweite Lithium-Produktion (t Li) nach Ländern

Tab. 2: Reichweite der Lithium-Ressourcen im Bezug auf die Elektromobilität

1 Einleitung

In Anbetracht des voranschreitenden Klimawandels und der Endlichkeit des Rohöls auf der Erde, spielen vor allem bei der Mobilität alternative Antriebskonzepte eine wichtige Rolle. Automobile nehmen einen großen Teil des jährlichen CO2-Ausstosses ein und so verwundert es nicht, dass auf diesem Sektor, auch auf politischen Druck hin, alternative Antriebskonzepte erforscht, entwickelt und vorgestellt werden.

Diese Antriebe basieren heute zumeist auf den Lithium-Ionen (Li-ion)-Batterien. Diesen Batterien liegt der Rohstoff Lithium zugrunde, der ebenso wie das Rohöl nur begrenzt zur Verfügung steht und doch der Bedarf an diesem Rohstoff weiter steigen wird. Mit dieser Arbeit sollen die weltweiten Lithium-Lagerstätten und die verschiedenen Arten der Förderung vorgestellt werden. Des Weiteren soll vor allem im Hinblick auf die Bedeutung für die Elektromobilität das zukünftige Potential und die Reichweite des Rohstoffs Lithium dargestellt werden.

2 Lithium - Eigenschaften und Anwendungsbereich

Das Element Lithium (Li) (griech. lithos = Stein) wurde 1817 von dem Schweden J.A. Arfvedson erstmals in dem silikatischen Mineral Petalit entdeckt (Otto 2000:10). Es ist das erste und gleichzeitig leichteste Metall im Periodensystem mit einem Atomgewicht von 6,941 u (u = atomare Masseneinheit. Zum Vergleich: das Element Eisen (Fe) hat ein Atomgewicht von 55,845 u). Es ist ein leicht formbares Alkalimetall und hat eine silbergraue Farbe. Des Weiteren ist es bei Raumtemperatur (20°C) der Feststoff mit der geringsten Dichte (0,534 g/cm³) und reagiert mit den meisten Luftbestandteilen, wie z.B. Wasser, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid oder Stickstoff. Dementsprechend liegt Lithium in der Natur lediglich in Verbindungen vor (Wendl 2009:4). Ausserdem besitzt es von allen Elementen mit -3,045 Volt das höchste Normalpotential (Otto 2000:10). Aufgrund dieser Eigenschaften wird Lithium heute in vielen industriellen Anwendungsgebieten genutzt. Das Spektrum reicht von der Glas- und Keramikproduktion hin zur Kathode und Leitsalz in Sekundärbatterien oder in Pharmazeutika zur Behandlung von Depressionen (Wendl 2009:12). Einen Überblick über die unterschiedlichen Verwendungen von Lithium zeigt die folgende Abbildung.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 1: Geschätzte Lithium-Verwendungen in 2011. Quelle: eigene Darstellung nach USGS (2011a)

Die Abbildung zeigt, dass bei den für das Jahr 2011 erwarteten Lithium-Verwendungen, der größte Teil für die Glas- und Keramikproduktion (31%) erwartet wird. Darauf folgt die Verwendung in Batterien (23%) und in Schmierfetten (9%). Vor allem die Verwendung in Batterien ist in den letzten Jahren stark angestiegen, weil wiederaufladbare Lithium-Batterien immer mehr in tragbaren elektronischen Geräten verwendet werden. Auch in der Elektromobilität spielt Lithium eine wichtige Rolle und so treiben viele große Automobilunternehmen ihre Entwicklungen von effizienten Lithium- Batterien voran und werden somit den Bedarf an diesem Rohstoff weiter steigern (USGS 2011:95).

3 Lithium Lagerstätten

Wie bereits im ersten Kapitel erwähnt findet sich Lithium in der Natur ausschließlich in Verbindungen und ist dementsprechend in einer Vielzahl von Mineralien, Erden, Wässern und Solen enthalten. Es steht in der Rangfolge der Häufigkeit aller Elemente an 27. Stelle und kommt damit z.B. weniger oft vor als Natrium, aber häufiger als Zinn (Otto 2000:10). Aus der geochemischen Charakteristik des Lithiums ergibt sich, dass in folgenden geologischen Milieus größere Anreicherungen von Lithium vorkommen können:

- Pegmatite,
- Salare und Salzseen,
- Greisenbildungen,
- gewisse Tonvorkommen (Hectorit).

Für die wirtschaftliche Gewinnung des Lithiums kommen allerdings nach wie vor nur die Pegmatite und die Salare in Frage (BGR 1988:5). Daraus ergeben sich für den Abbau von Lithium zwei unterschiedliche Methoden: die Förderung aus mineralischem Gestein (Mineralische Produktion) und die Produktion aus Salzseen (Brine Produktion) (Achzet 2010:18). Auf die Einzelheiten der Förderung wird im späteren Verlauf der Arbeit näher eingegangen.

3.1 Ressourcen, Reservebasis und Reserven

Bei der Bewertung und Einschätzung der weltweiten Lithium-Vorkommen gibt es unterschiedliche Herangehensweisen. Diese führen in der Literatur zu sehr unterschiedlichen Meinungen darüber, wie weit das Lithium auf der Erde reicht. Um diese vergleichen zu können ist es zunächst notwendig einige Begriffe nach der offiziellen Definition des U.S. Geological Survey (USGS) zu erläutern. Der USGS unterteilt das Gesamtvorkommen eines Minerals in Reserves (Reserven), Reserve Base (Reservebasis) und Resources (Ressourcen). Letztere umfassen dabei die Menge eines festen, flüssigen oder gasförmigen Materials in der Erdkruste, welches aktuell oder potentiell wirtschaftlich abgebaut werden kann.

Die Reservebasis ist der Teil der Ressourcen, welcher die spezifischen physikalischen und chemischen Mindestkriterien für die gegenwärtigen Bergbau- und Produktionspraktiken erfüllt. Weiterhin beinhaltet die Reservebasis Ressourcen, die innerhalb eines bestimmten Planungszeitraumes und angenommenen technischen und ökonomischen Entwicklungen möglicherweise abgebaut werden können. Die Reserven geben letztendlich an, wie viel von der Reservebasis zum Zeitpunkt der Bestimmung wirtschaftlich abgebaut oder produziert werden kann. Allerdings muss die dafür benötigte Infrastruktur nicht zwangsweise vorhanden sein, sondern nur das förderbare Material (USGS 2011b).

3.2 Verfügbarkeit und Verteilung der Lithium-Reserven

Über die genauen Zahlen der globalen Lithium-Reserven herrscht keine Einigkeit unter den verschiedenen Experten und Institutionen. So veröffentlichte Tahil vom französischen Beratungsunternehmen Meridian International Research (MIR) im Jahr 2007 den Bericht „The Trouble with Lithium“ und beziffert die globalen Lithium- Reserven mit 6,8 Mio. Tonnen, was deutlich unter den Einschätzungen der anderen Institutionen und Experten liegt. Dieser Bericht sorgte für Aufsehen und andere Autoren, wie Hoelzgen (2009) titelten: „Lithium-Mangel bedroht die Auto-Revolution“ im Hinblick auf die steigende Nachfrage nach Lithium im Zuge der Weiterentwicklung der Elektromobilität. Auch Heide (2009) vom Handelsblatt spricht als Reaktion auf den Bericht vom MIR vom „Kampf um den Rohstoff der Zukunft“. Jedoch sehen andere Institutionen und Experten die Situation nicht so kritisch und kritisieren den Bericht des MIR. So stellt z.B. Evans (2008b:1) die genannten Zahlen des Berichts in Frage, da keine Quellen angegeben werden und so nicht nachvollziehbar sind. Die nachfolgende Abbildung zeigt die unterschiedlichen Einschätzungen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: Weltweite Lithium-Reserven und Ressourcen der unterschiedlichen Institutionen und Experten.

Quelle: eigene Darstellung nach USGS (2011a), Wendl (2009), Tahil (2007), Evans (2008)

Evans (2008b:7) trifft lediglich Aussagen über die Lithium Ressourcen und schätzt diese weltweit auf etwa 29,9 Mio. Tonnen. Damit liegt er nur knapp unterhalb der Einschätzung des USGS (2011a:95), der die Ressourcen mit 33 Mio. Tonnen weltweit angibt. Für den Wert der Roskill Information Services, Ltd. Liegen nur Informationen aus einer Sekundärquelle (Wendl 2009:9) vor, da die Primärquelle aus finanziellen Gründen nicht herangezogen werden kann. In der Sekundärquelle ist der angegebene Wert von 27,8 Mio. Tonnen Lithium als Reserve angegeben, was im Vergleich zu den Aussagen über Ressourcen und den Reserven des USGS und von Evans einen noch höheren Ressourcenwert bedeuten würde.

Eindeutiger lassen sich die Aussagen von Tahil (2007:2) einordnen. Dort werden die globalen Lithium-Reserven mit 6,8 Mio. Tonnen angegeben und somit etwa die Hälfte weniger gegenüber der Einschätzungen des USGS (13,8 Mio. Tonnen). Die folgende Weltkarte zeigt die Verteilung der Lithium-Reserven und Ressourcen in den verschiedenen Ländern.

[...]

Ende der Leseprobe aus 22 Seiten

Details

Titel
Lithium als lebenswichtiger Rohstoff für den Betrieb von Elektroautos
Untertitel
Lagerstätten, Förderung und Potential
Hochschule
Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen  (Geographisches Institut)
Note
1,7
Autor
Jahr
2011
Seiten
22
Katalognummer
V192613
ISBN (eBook)
9783656176459
ISBN (Buch)
9783656176565
Dateigröße
639 KB
Sprache
Deutsch
Schlagworte
lithium, rohstoff, lagerstätten, förderung, potential
Arbeit zitieren
Christian Timmermann (Autor), 2011, Lithium als lebenswichtiger Rohstoff für den Betrieb von Elektroautos, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/192613

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