Update: Lithium aus Europa: Hürden und Erfolge

Im vergangenen Jahr hat sich Einiges getan bei der Lithiumgewinnung, und das erfreulicherweise vor allem in Europa. Das ist auch dringend nötig, wenn man hier in Sachen Batterieproduktion unabhängiger von Südamerika, Australien und China werden will. Zumal die Gewinnung aus den größten europäischen Vorkommen sehr ungewiss ist. Ein Update zum Artikel aus Mai 2024, den Sie unten lesen.

Geschrieben von Dr. Ulla Reutner

Ein Ausschnitt eines Periodensystems zeigt das Kurzzeichen für Lithium. — Das Alkalimetall Lithium als wichtiger Rohstoff für die Akkuproduktion kann aus Sole oder Erzgestein gewonnen werden – auch in Europa.

In einer grünen Landschaft zeichnet sich das terrassenförmige Tagebau-Bergwerk von Imerys weiß ab. — <p>Die Mine in Beauvoir ist nur ein Teil des Emili-Projekts in Frankreich. Nun entstehen auch Anlagen für die Verarbeitung des lithiumhaltigen Gesteins.</p><p></p>

Kurz nach Erscheinen unseres ersten Artikels „Lithium aus Europa“ (siehe am Ende dieses Artikels, Mai 2024) vermeldeten die Medien: Der Lithium-Abbau im serbischen Jadar-Tal kann bald Wirklichkeit werden. Die EU und Serbien hatten ein entsprechendes Abkommen unterzeichnet. Das war ein Paukenschlag. Schon lange war bekannt, dass es im Westen Serbiens eine äußerst große Lithium-Lagerstätte gibt. Doch die serbische Regierung hatte nach Massenprotesten ihre bereits 2022 erteilte Abbau-Lizenz widerrufen. Die Befürchtungen der Menschen waren – und sind es in Teilen der Bevölkerung nach wie vor –, dass das Grundwasser durch den Abbau geschädigt werden und es zu Nachteilen für die Wasserversorgung kommen könnte. Nach der neuen Vereinbarung soll Deutschland eine tragende Rolle bei der Sicherung des Lithiumzugangs für Europa einnehmen. Neue Umweltverträglichkeitsstudien des britisch-australischen Bergbauinvestors und der Verweis auf die nun höheren Umwelt- und Nachhaltigkeitsstandards konnten bislang die Sorge der serbischen Gesellschaft nicht ausräumen.

Die Lagerstätte enthält das Mineral Jadarit, ein Natrium-Lithium-Bor-Silikat-Hydroxid, das 2004 dort erstmals entdeckt wurde. Sie soll über schätzungsweise 136 Millionen Tonnen Erz mit hohem Lithium- und Bor-Gehalt verfügen. Dies würde es erlauben, jährlich rund 58.000 Tonnen Lithiumkarbonat zu produzieren – ausreichend für eine Million Elektrofahrzeuge. Neben Lithium soll dort auch Bor gewonnen werden. Rio Tinto ist weiterhin bemüht, die Öffentlichkeit von den Vorteile des Projekts zu überzeugen. Das Unternehmen investiert zugleich in den Batteriehersteller InoBat, der in der Slowakei eine Entwicklungseinrichtung sowie eine Pilotanlage errichtet und Pläne zum Bau mehrerer Gigafabriken, darunter eine in Serbien, hegt. Dennoch: Die Zukunft des Projekts, die Serbien zu einem der größten Lithium-Produzenten der Welt machen könnte, ist weiterhin ungewiss.

Gegenwind auch für die Lithiumgewinnung Zinnwald

Auch andere Projekte zur Lithiumgewinnung bekommen immer mehr Gegenwind aus der Bevölkerung: die Zinnwald Lithium GmbH beispielsweise, die aufgrund neuer Bohrungen im Juni 2024 vermeldet hatte, dass das Vorkommen größer sei als erwartet. Eine jährliche Produktion von bis zu 18.000 Tonnen Lithium sei möglich. Zinnwald Lithium hat bei der EU-Kommission die Einstufung als strategisches Projekt entsprechend des neuen Critical Raw Materials Act (CRMA) beworben. Damit käme es auf die Überholspur – das Genehmigungsverfahren müsste innerhalb von 27 Monaten abgeschlossen werden. Dagegen gehen Bürger auf die Barrikaden. Sie bezweifeln, dass angesichts eines geringen Lithiumgehalts des Erzes ein wirtschaftlicher Betrieb ist und fordern eine Machbarkeitsstudie. Das Unternehmen indes will 2025 das Genehmigungsverfahren starten. Doch noch steht auch die Finanzierung nicht.

An einem zweiten Standort in Sachsen – Altenberg und Falkenhain – ist ebenfalls eine Produktionsanlage zur Lithiumhydroxid in Planung. Getrieben von Deutsche Lithium, einer AMG-Tochter.

Bereits erste Lithiumhydroxid-Mengen aus dem Industriepark Höchst

Bei der Gewinnung von Lithium mit dem Geothermieverfahren, wie es Vulcan anwendet, sieht es deutlich besser aus. Es geht beinahe wie geplant voran. Im August 2024 begann das Unternehmen mit der Inbetriebnahme seiner Zentralen Lithiumelektrolyse-Optimierungsanlage (CLEOP) im Industriepark Höchst. Seit November wandelt sie Lithiumchlorid aus der Förderung in Landau in batteriefertiges Lithiumhydroxid-Monohydrat (LHM) um. Die erste kommerzielle Anlage soll nach der Optimierung des Prozesses erfolgen. Damit würde Vulcan die Produktionskette der Herstellung von LHM aus europäischem Lithium komplett in Europa als erster Produzent vollständig schließen. Erste Mengen aus der Optimierungsanlage gehen zur Validierung an die Batterie- und Automobilindustrie, unter anderem an Stellantis, Renault, LG und Umicore. In Hessen sind nun bereits weitere Pilotprojekte zur Geothermie-Lithiumförderung in Planung.

Für Fortschritte in der Lithiumextraktion könnte eine neue Technik des US-Unternehmens Lilac Solutions sorgen. Sie soll mehr als 90 Prozent des Lithiums aus Sole gewinnen können. Das Unternehmen versucht, rund um den Globus Kunden dafür zu gewinnen. Die Technik setzt Ionenaustauscher-Keramikperlen ein, um das Lithium in Batch-Zyklen zu extrahieren und es anschließend wieder auszuwaschen.

Auch AMG Bitterfeld ist bereits lieferfähig

Einen Meilenstein erreichte AMG (Advanced Metallurgical Group) im September 2024: In Bitterfeld nahm das Unternehmen das erste von fünf Modulen seiner Lithiumhydroxid-Raffinerie, die erste Europas, das jährlich 20.000 Tonnen Lithiumhydroxid für rund 500.000 Elektroautos produzieren kann, in Betrieb. Bis 2030 könnten die weiteren Module in Betrieb gehen. Mit einer potenziellen Produktion von 100.000 Tonnen Lithiumhydroxid würde AMG rund 14 Prozent des prognostizierten europäischen Marktes halten. Allerdings gewinnt AMG den Rohstoff, das Lithium-Mineral Spodum in einer Mine in Brasilien. Dennoch würde das Unternehmen einen beachtlichen Beitrag zur Versorgungssicherheit in Europa leisten.

Weitere Lithiumraffinerien entstehen in Finnland, Slowakei und Großbritannien

Die zweite Lithiumraffinerie Europas soll noch 2026 in Kokkola, Finnland, in Betrieb genommen werden. Dort wird lokal gewonnenes Spodumen-Konzentrat verarbeitet. Die Anlage ist Teil des Projekts Keliber, Teil von Sibanye-Stillwater. Bis zu 15.000 Tonnen batterietaugliches Lithium-Hydroxid könnten dort künftig entstehen. Ebenfalls für 2026 angekündigt ist die Inbetriebnahme einer Lithiumraffinerie (Volt Resources) in der Slowakei sowie in Großbritannien (Green Lithium). Letztere ist auf ein Produktionsvolumen von ca. 50.000 Tonnen Lithiumhydroxid pro Jahr ausgelegt.

Zudem wird das französische Emili-Projekt von Imerys weiter vorangetrieben – wobei zunächst weitere Umweltverträglichkeitsstudien im Mittelpunkt stehen. Ein neuer Standort für die Verladestelle wird geprüft. Auch ein reduzierter Chemikalieneinsatz wird versprochen, um die Öffentlichkeit von der Nachhaltigkeit des Projekts zu überzeugen. Bis Ende des Jahrzehnts will das Unternehmen am Standort Beauvoir in Zentralfrankreich sowie in Cornwall, Großbritannien, mit dem Lithiumabbau beginnen.

Wird auch Spanien Lithiumproduzent?

Ungewiss ist dagegen der Beginn der Lithiumproduktion in Spanien. In der Region Extremadura plant zwar das Unternehmen Extremadura New Energies den Abbau. Die Genehmigung für das Projekt steht jedoch noch aus – und stößt auf erheblichen Widerstand. Ob es jemals umgesetzt werden kann, ist – ähnlich wie in Serbien – fraglich.

Konkrete Produktionsstätten sind demnach noch dünn gesät – und nicht alle angedachten Projekte werden wie geplant in Betrieb gehen. Dennoch zeigt die Vielfalt und Anzahl der Projekte, wie aktiv in Europa daran gearbeitet wird, die wachsende Elektromobilitätsbranche mit Lithiumhydroxid zu versorgen – und das weitgehend autark aus europäischen Lieferketten.

Mai 2024: Lithium aus Europa – erste Meilensteine erreicht

Lithium ist einer der entscheidenden Rohstoffe für eine erfolgreiche Mobilitätswende. Bislang wird es vor allem in Südamerika, Australien und China gewonnen. Doch auch in Europa existieren Vorkommen, etwa als Bestandteil von Granit. Erste Minenbesitzer planen schon die Produktionskette vom Abbau bis zur Umwandlung zu Lithiumhydroxid. Europäisches Lithium aus Thermalwasser ist sogar bereits Realität.

Seitdem die EU beim kritischen Rohstoff Lithium stärker auf Selbstversorgung setzt, entstehen etliche neue Bergbauprojekte. Häufig werden auch gleich die Produktionsstätten zu Lithiumhydroxid, das für die Batterieproduktion benötigt wird, geplant. Europäisches Lithium könnte es beispielsweise in absehbarer Zeit aus Portugal geben. Im Mai 2023 hat die portugiesische Umweltbehörde APA die Umweltverträglichkeitsprüfung einer Lithiummine nahe Covas do Barroso im Norden Portugals abgesegnet. Große Lithium-Vorkommen wurden im deutsch-tschechischen Grenzgebiet bei Cinovec bzw. Zinnwald gefunden. Auch in der spanischen Extremadura, im österreichischen Kärnten, am Oberrhein im Südwesten Deutschlands und im französischen Elsass, in Serbien und in der Ukraine gibt es Lithiumvorkommen, die sich für großtechnischen Abbau anbieten.

Ein französisches Projekt zur Gewinnung und integrierten Produktion von Lithium für Batterien kommt derzeit besonders gut voran. Imerys, Hersteller von Spezialmineralien für die Industrie, bestätigte Ende Januar 2024, dass die geplante Konversionsanlage im französischen La Loue im Departement Allier entstehen wird. Dort soll künftig aus lithiumhaltigem Glimmer des nahegelegenen Steinbruchs Beauvoir Lithiumhydroxid gewonnen werden.

Ab 2028 großtechnische Produktion von französischem Lithiumhydroxid

Künftig kann das Unternehmen in der Umwandlungsanlage jährlich bis zu 34.000 Tonnen Lithiumhydroxid herstellen, eine Menge, die ausreichen soll, um 700.000 Elektrofahrzeugen pro Jahr mit Batterien auszustatten. Das Emili-Projekt (EMILI = Exploitation de MIca LIthinifère par Imerys; Abbau von lithiumhaltigem Glimmer durch Imerys) umfasst alle Produktionsschritte von der Gewinnung bis zur Lithiumproduktion. Insgesamt beträgt der Investitionsrahmen eine Milliarde Euro. Zunächst soll eine Demonstrationsanlage für die Produktion von jährlich rund 400 Tonnen Lithiumhydroxid entstehen. Die Inbetriebnahme der kommerziellen Anlage ist für 2028 vorgesehen.
Alle Schritte – vom Abbau des lithiumhaltigen Granits über die Erzeugung von Glimmer als Suspension bis zur Produktion von Lithiumhydroxid für Batterien – liegen laut Imerys so nah wie möglich beieinander. Lkws transportieren den Glimmer zur Anlage in La Loue. Nach Kalzinierung wird er in Lösung gebracht und gereinigt. Anschließend wird das Lithiumhydroxid kristallisiert. Das Endprodukt ist pulverförmig.

Sechs Besucher mit Schutzhelmen besichtigen untertage den Stollen einer alten Bergwerksmine, die für den Lithiumabbau wiedergenutzt werden soll. — An der Ländergrenze Deutschland-Tschechien nahe Dresden soll Infrastruktur eines alten Zinnbergwerks mitgenutzt werden. Der Abbau von lithiumhaltigem Zinnwaldit ist frühestens ab 2028 geplant.

Lithium aus altem Zinn-Bergbau bei Dresden

Dass die große Lithiumnachfrage sogar Industriebrachen zu neuem Leben erwecken kann, bewahrheitet sich im deutsch-tschechischen Grenzgebiet. Unter den Dörfern Zinnwald und Cinovec in der Nähe von Dresden liegt das zweitgrößte Hartgestein-Lithiumvorkommen der EU und das drittgrößte Europas, insgesamt über 2,6 Mio. Tonnen Lithiumcarbonat-Äquivalent (LCE). Und zwar in Form der Erzart Zinnwaldit. Die Projektplaner von Zinnwald Lithium gehen von einer Jahresproduktion von 12.000 Tonnen Lithiumhydroxid aus. Das Bergwerk könnte demnach mindestens 35 Jahre lang genutzt werden, wobei Teile der vorhandenen untertägigen Infrastruktur des Zinnbergwerks Altenberg wieder genutzt werden sollen. Im besten Fall wird das Projekt auf mehrere benachbarte Gebiete erweitert. Der Abbau des Vorkommens soll frühestens 2028 beginnen.

Das Besondere bei diesem Projekt: Das gewonnene Erz soll unterirdisch über mehrere Kilometer bis zur Aufbereitungsanlage gefördert werden. Aus Zinnwaldit, das als umweltfreundlicher als das häufiger genutzte Spodumenerz gilt, wird durch Brechen, Mahlen und Magnetabscheiden ein Konzentrat gewonnen. Dieses wird kalziniert, also durch Rösten im Drehofen wasserlöslich gemacht. Durch Wasserlaugung entsteht eine stark lithiumhaltige Lösung. Nach Ausfällung des ebenfalls enthaltenen Kaliumsulfats entsteht Lithiumcarbonat, das zu Lithiumhydroxid in Batteriequalität umgesetzt wird. Die Nebenprodukte sollen ebenfalls vermarktet werden, z. B. als Düngemittel und als Papierfüllstoff. Partner Metso in Finnland testet das Verfahren derzeit im Pilotmaßstab.

Österreichisches Lithium zur Weiterverarbeitung nach Saudi-Arabien

Auch in Österreich gibt es vielversprechende Lithium-Projekt, besonders weit fortgeschritten in Wolfsberg (Kärnten). Dort verantwortet European Lithium die Exploration. Spodumen als primär lithiumhaltiges Material soll laut European Lithium eventuell bereits ab 2025 abgebaut werden. Die geförderten Mengen sollen für bis zu 10.000 Tonnen Lithiumhydroxid jährlich ausreichen. Zu batteriefähigem Lithium wird es laut mehrerer österreichischen Quellen jedoch in Saudi-Arabien weiterverarbeitet.

Lithiumextraktionsanlage aus mehreren weißen Containern und Verrohrung. — Vulcan hat im April mit der Produktion von klimaneutralem Lithiumchlorid gestartet. Es entsteht aus geothermischer Sole aus dem Oberrheingraben und wird im Industriepark Höchst in Frankfurt zu Lithiumhydroxid weiterverarbeitet.

Grünes Sole-Lithium aus Landau – parallel zur Tiefengeothermie

Die Lithiumförderung im deutschen Oberrheingraben ist noch einen Schritt weiter. Ende November hat das Unternehmen Vulcan Energy Resources im pfälzischen Landau die erste Anlage (LEOP) zur Lithiumförderung im Tonnenmaßstab eingeweiht. Vorab wurde der Prozess bereits in zwei Pilotanlagen optimiert. In Landau gewinnt man Lithium, anders als bei den vorgenannten Bergbau-Projekten, durch Extraktion aus lithiumsalzhaltigem Tiefengrundwasser (Sole) mittels eines von Vulcan entwickelten Sorptionsmittels. Dadurch will Vulcan Energy Resources den Kohlendioxid-Ballast, der häufig mit der Gewinnung von Lithium verbunden ist, massiv reduzieren. Gleichzeitig soll ein Geothermiekraftwerk entstehen, also neben Lithium auch erneuerbare Energie gewonnen werden.

Die sogenannte Lithiumextraktionsoptimierungsanlage (LEOP) gilt als Vorstufe einer kommerziellen Anlage. Hier wird Lithiumchlorid erzeugt, das im Frankfurter Industriepark Höchst weiterverarbeitet wird. Dafür entsteht dort die sogenannte CLEOP (Zentrale Lithiumextraktionsoptimierungsanlage). Sie soll im Sommer 2024 in Betrieb gehen. In ihr wird Lithiumchloridlösung durch Elektrolyse zu Lithiumhydroxid-Monohydrat (LHM) umgesetzt. Dieses wird durch Roh- und Reinkristallisation und Trocknung weiterverarbeitet. Das Lithiumhydroxid soll für Vorqualifizierungstests genutzt werden. Das Nebenprodukt Chlorwasserstoff findet im Chemiepark Abnehmer.

Anschließend ist eine kommerzielle Anlage geplant, in der 24.000 Tonnen LHM für ca. 500.000 Autobatterien jährlich entstehen sollen. Insgesamt soll das gewonnene Lithium im Oberrheingraben für bis zu 400 Millionen E-Fahrzeuge ausreichen.

Dr. Stefan Brand, Chief Technology Officer von Vulcan, beim Produktionsstart der LEOP, in der Lithiumchlorid aus Sole extrahiert wird.

Europäische Versorgung sichern und Umwelt schonen

Die diversen europäischen Projekte tragen dazu bei, europäische Wertschöpfungsketten für die Versorgung der Batterieindustrie mit Lithium aufzubauen. Dies trägt zum einen zur Versorgungssicherheit, zum anderen zur Nachhaltigkeit bei. Nicht nur das Projekt bei Vulcan in Landau, auch die weiteren Projekte in Europa tragen zur Reduktion der Umweltbelastung bei. Transportwege, die bei der Lithiumgewinnung in weit entfernten Orten wie der Atacama-Wüste in Chile anfallen, können radikal verkürzt werden. Zudem wird davon ausgegangen, dass die europäische Lithiumgewinnung in der Regel deutlich energieeffizienter ablaufen wird als in Chile oder China. Auch weitere Umweltbelastungen können hier besser kontrolliert und reguliert werden. Die europäische Förderung und Produktion von batteriefähigem Lithium bietet also Chancen, den ökologischen Fußabdruck von Lithiumakkus nachhaltig zu verbessern.

Autor

Dr. Ulla Reutner

Chemist and freelance specialised journalist