Photovoltaik und das Batterie-Paradox

Lithiumabbau für die Akkus dieser Welt – Photovoltaik, Energiespeicherung und E-Mobilität – über das Batterie-Paradox, von Jörg Trübl, Gründer und CEO MABEWO AG, Schweiz

Der Energiehunger der Welt hat negative Folgen für die Umwelt. Diese Wechselwirkungen müssen beachtet werden, wenn wir die Welt zu einem besseren Ort machen wollen. Der Beitrag beleuchtet Umweltprobleme bei der Gewinnung von Lithium als Grundstoff für die Stromspeicherung, die mittels Akkumulatoren (wiederaufladbaren Batterien) zu beachten sind.

Lithiumbatterien haben Vor- und Nachteile. Zwar ist die Speicherkapazität mehr als dreimal so hoch wie die Speicherung durch Bleiakkus, dies ist allerdings immer noch nicht ausreichend für die notwendige Speicherkapazität der Welt.

Forschungsziel – höhere Energiedichte – je höher, desto mehr Energie kann eine Batterie bei gleichem Gewicht speichern

Bei der Betrachtung von Größe und Gewicht eines Energiespeichers kommt die sogenannte “Energiedichte” als Maßstab zum Einsatz. Ein Explosionskörper hat in Bezug auf Gewicht und Volumen eine extrem hohe Energiedichte. Benzin oder Diesel, die immerhin eine erhebliche Energiedichte haben, werden aktuell in Fahrzeugen verbaut. Erst danach folgt weit abgeschlagen aktuelle Batterie-Technik, weil die Energiedichte bisher nicht ausreichend ist. Das limitiert die Reichweite von Elektroenergie betriebenen Kraftfahrzeugen, weil noch ein ungenügendes Verhältnis zwischen Größe und Gewicht zu Energie und der zu transportierenden Menge auftritt. Kleinere und leichtere Batterien bei gleichzeitig hoher Energiedichte könnten der Schlüssel zur Erweiterung der Reichweite sein. Hier gibt es technologisch erhebliche Fortschritte, die auch die Reichweite der Elektroautos steigern werden.

Energiespeicherung für die MABEWO Anlagen – bei Immobilien spielt die Energiedichte keine so große Rolle

Die MABEWO AG ist ein Unternehmen, welches Indoor-Farming-Systeme mit Strom aus Photovoltaik versorgt. Da die hierzu erforderlichen Akkumulatoren nicht transportiert werden müssen, sind Größe und Gewicht nicht entscheidend. Der Solar-Dome ist das Herzstück der Produktionsanlage der MABEWO AG, materialsparend und tunnelförmig ausgestaltet – bewährte und patentierte Erfindungen der MSP Construction AG, die inzwischen von der MABEWO AG übernommen worden ist. Windsicherheit und Wartungsfreiheit, modular aufgebaut sowie beliebig mit Produktions-Modulen erweiterbar. Die MABEWO Solar-Dome-Anlagen können zudem weltweit auf- und wieder abgebaut werden. Der Schlüssel: Eine einzigartige Kombination aus Solartechnik und nachhaltigen Produktionsverfahren, um umweltfreundlich Energie und Technologien zu nutzen. Untersuchungen haben ergeben, dass diese Strategien im Übrigen kostensparend und höchst effektiv sind. Die Produktivität steigt teils durch Vertical-Farming und KI sowie Aquaponik um das Zehn- bis Hundertfache in Bezug auf die konventionelle Landwirtschaft. Vertical-Farming ist ein effizientes landwirtschaftliches Konzept, bei dem die Pflanzenproduktion vom Boden in die Höhe verlagert wird.

Produktionsbedingungen für Lithium-Ionen-Akkus

Bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien sind zwei Rohstoffe notwendig – Lithium und Graphit. Nach einer Studie des deutschen Öko-Instituts aus dem Jahr 2020 ergeben sich Herausforderungen für Umwelt und Gesundheit, die mit dem Lithium-Abbau und der Graphit-Produktion zusammenhängen. Im Moment erfolgt der Abbau von Lithium vor allen Dingen in den Salzsee-Solen Südamerikas und aus dem Festgestein auf dem Kontinent Australien. Die Umweltauswirkungen der beiden Quellen sind extrem unterschiedlich. Der Lithium-Abbau in den Salzseen in Chile, Argentinien und Bolivien steht stark in der Kritik, weil damit eine starke Wasserknappheit in den betroffenen Regionen verbunden ist. Der größte Produzent ist allerdings Australien. Das Land liefert heute zwei Drittel der gesamten Weltproduktion. Allein aus der Mine “Greenbushes” kommen 30 Prozent der weltweiten Lithiumproduktion. In Australien wird das lithiumhaltige Mineral Spodumen abgebaut. In einem aufwendigen chemischen Prozess wird daraus Lithium gewonnen. Die Reststoffe werden in großen Absetzbecken gesammelt, was erhebliche Umweltverschmutzungen zur Folge haben kann, wie ein Dammbruch 2019 in einer brasilianischen Eisenerzmine zeigte. Die Photovoltaik des Solar- Domes braucht zurzeit Silizium. MABEWO AG Founder Jörg Trübl hierzu: “Ein starkes Sicherheitskonzept ist hierbei notwendig, damit die ökologischen Folgen des Lithiumabbaus im Bergwerk durch die spätere Abspaltung nicht zu schlimmen ökologischen Problemen führen. Wir forschen auch an der Möglichkeit der Wiederverwertung von gebrauchten Anlagen.”

Das Batterie-Paradox, warum die Produktion von Batterien die Welt austrocknet

Die ökologischen Folgen der Lithiumgewinnung für Lithiumbatterien sind erheblich. So klagen viele verschiedene Länder über Umweltprobleme aller Art, insbesondere über Eingriffe in den Wasserhaushalt rund um die betroffenen Lithiumabbaustellen. Die Diskussion in Chile/Südamerika 2020/21 über den Lithiumabbau unter der Atacama-Salzwüste zeigt beispielhaft, welche ökonomischen und ökologischen Herausforderungen die Energiewende mit sich bringt. Die Atacama-Salzwüste ist einer der trockensten Orte der Erde und zugleich komplexes Wasserreservoir. Hier wird in großem Stil eine Abbaufläche für die Gewinnung von Lithium für die Stromspeichertechnologie betrieben. Lithium ist ein überall vorkommendes Element auf der Erde. Das Metall findet sich fast überall, selbst in kleinsten Spuren im Trinkwasser. Es ist das Schlüsselelement für Stromspeicherung, das notwendig ist, damit emissionsfrei Strom gespeichert und genutzt werden kann. Der Lithium-Hunger der Welt ist daher viel größer geworden.

Lithium-Hunger und Nutzungskonflikte

In Chile gibt es aktuell, Anfang 2021, eine Diskussion in Bezug auf den Lithiumabbau unter der Atacama-Salzwüste, denn der schnelle Abbau von Lithium beeinträchtigt den Wasserhaushalt in der umliegenden Wüste. Unterhalb der Atacama-Salzwüste befindet sich ein großes Reservoir. Die Bergbauprojekte expandieren, um die explodierende Nachfrage zu befriedigen. Zugleich gibt es einen Nutzungskonflikt, weil indigene Gemeinschaften, die an der Salzwüste leben, und auch lokale Behörden, versuchen, den Wasserkreislauf zu verstehen. Das Lithium wird für Keramik, Schmiermittel und als Baustein für Batterien genutzt. Es ist erst einmal als sehr salzige Flüssigkeit zu gewinnen. In der lokalen Salzwüste wird die Salzlösung unter der Oberfläche ausgepumpt. In großen Becken verdunstet das Wasser aus der Sole und hinterlässt dann das weiße Lithiumsalz, das genutzt werden kann.

Chile, Atacama-Salzwüste: Wasserabbau – Mineralnutzung – Herausforderungen

Dieser Prozess kann als Wasserabbau bezeichnet werden. Es kann sich allerdings auch um eine Mineralnutzung handeln. Daraus ergeben sich unterschiedliche juristische Konsequenzen. Diese Diskussion beinhaltet nicht das Problem, dass durch den Wasserabbau die Wasserressourcen in einer der trockensten Wüsten der Welt beeinträchtigt werden können. Befürchtet wird, dass durch den Trocknungsvorgang die Süßwasserversorgung in der ganzen Gegend beeinträchtigt wird. Die Frage stellt sich, wie Lithium gewonnen werden kann, ohne empfindliche Wasserhaushalte stark zu stören und große Umweltprobleme zu bereiten. Die Herausforderung ist, dass große Wasserentnahmen möglichst ausgeglichen werden müssen. Die Gewinnung von Lithium durch Trocknungsprozesse führt dazu, dass Wasser, das sonst lokal dem Wasserkreislauf zur Verfügung steht, in die Luft abgegeben wird. Typischerweise ergeben sich Auseinandersetzungen mit lokalen Betroffenen bei der Gewinnung von Lithium. So war es auch in Chile. Dort bestätigte im Dezember 2019 ein Gericht die Beschwerde, dass zu viel Wasser entzogen werden würde. Eine Ankündigung des Staates, einen umfassenden Managementplan für die Gesamtregion aufzustellen, war die Folge.

Fazit: Batterie-Paradox – Regularien für vertretbare ökologische Gewinnung von Rohstoffen.

Die Wasserbergbautechnologien können vereinfacht und verbessert werden, um den Verbrauch an Wasser zu reduzieren. Es mag zwar sein, dass im Moment die Verdunstungstechnologie die einfachste ist, die Frage ist aber zu stellen, ob und wie die Gewinnung umweltschonender gestaltet werden kann. Jörg Trübl: “In Wissenschaft und Forschung gewinnt die Diskussion um das Batterie-Paradox an Bedeutung. Durch weitere technologische Schritte und starke Regularien muss die Gewinnung der Rohstoffe für die Energiewende auch ökologisch vertretbar gestaltet werden.” Politisch besteht seitens der Länder der Europäischen Union und Südamerikas Einigkeit. Dieses wurde im Jahre 2015 in Brüssel bei einer Entschließung innerhalb der EU zwischen Europa und Lateinamerika zur Frage des Klimawandels offiziell verdeutlicht. CEO der MABEWO AG Jörg Trübl: “Silizium ist ein notwendiger Bestandteil der Photovoltaik. Dabei müssen die Umweltauswirkungen der Siliziumgewinnung beobachtet und möglichst minimiert werden!”

V.i.S.d.P.: 

Catrin Soldo  
Pressesprecherin  
MABEWO AG  

Die MABEWO AG steht für Nachhaltigkeit. „Make a better world“ investiert in die Zukunft und schafft Lebensgrundlagen, in denen grundlegende Bedürfnisse abgedeckt werden: MABEWO nutzt Photovoltaikanlagen zur Wasser- und Stromproduktion. MABEWO ist ein verlässlicher lokaler Dienstleister, der die Lebenssituation der Menschen verbessert und Arbeitsplätze schafft. Herr Jörg Trübl ist ausgebildeter Umweltingenieur und verfügt über 20 Jahre praktische wirtschaftliche Erfahrung in der Unternehmensführung als Berater, Coach und CEO von KMUs in Europa. Weitere Informationen unter: https://www.mabewo.com/

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