Lithium aus europäischen Quellen soll die Rohstoffabhängigkeit durch nachhaltige, energieeffiziente und umweltfreundliche Produktionsketten reduzieren. Bislang importiert Europa mehr als die Hälfte des benötigten Materials für die Batterieproduktion, wie Lithium (Li), Nickel (Ni), Kobalt (Ko) und Magnesium (Mg). Das soll sich bald ändern und die Produktion im Inland an Bedeutung gewinnen.
Der neue EU-Rechtsrahmen für Batterien geht davon aus, dass sich der Lithium-Bedarf bis 2030 um das 18-fache und bis 2050 sogar um das 60-fache erhöht. Das EU-finanzierte Projekt LiCORNE will vor diesem Hintergrund eine Lithium-Lieferkette in Europa aufbauen. Ziel ist es, die europäischen Kapazitäten zur Verarbeitung und Veredlung von Lithium zu steigern, um die Produktion von batterietauglichen Chemikalien aus Erzen, Solen, Bergbauabfällen und Altbatterien zu fördern. Außerdem wollen sie kosteneffiziente, sichere und flexible Technologien zur Gewinnung des Leichtmetalls entwickeln, die eine höhere Ausbeute bei gleichzeitig geringem ökologischem Fußabdruck ermöglichen sollen.
Die Lieferkette umfasse fünf große Primärrohstoffbesitzer mit Ressourcen von Lithiumkarbonatäquivalent, von denen allein 2,7 Millionen Tonnen in Europa vorkommen. Die Wertschöpfungskette umfasse einen Kathodenhersteller mit der Kapazität, wertvolles Lithium, Kobalt und Nickel, das aus Kathodenmaterial-Abfällen recycelt wird, wiederzuverwerten. LiCORNE will verschiedene, laut eigener Aussage „bahnbrechende Technologien“ für die Verarbeitung und Rückgewinnung von Lithium untersuchen.
Das Konsortium besteht aus insgesamt 16 europäischen Universitäten und Unternehmen, darunter auch Energie Baden-Württemberg (EnBW), das Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) und das Fraunhofer-Institut für chemische Technologie. Vierzehn verschiedene Technologien sollen im Rahmen von LiCORNE untersucht werden. Sie seien mit Blick auf niedrige Investitions- und Betriebskosten, einen geringen CO2-Fußabdruck und industrielle Skalierbarkeit ausgewählt worden. Die European Climate Infrastructure and Environment Executive Agency fördert das Projekt mit insgesamt rund 6,8 Millionen Euro für die nächsten vier Jahre.
Die Projektlaufzeit beläuft sich zunächst auf insgesamt vier Jahre, von Oktober 2022 bis September 2026. Innerhalb von zweieinhalb Jahren, also bis etwa Frühjahr 2025 wollen die Projektpartner die Technologien intensiv erforschen und deren Entwicklungsstand von ursprünglich TRL 2 (Technology Readiness Level) auf TRL 4 anheben. Im Anschluss gilt es, die vielversprechendsten Technologien anhand einer Lebenszyklusanalyse und einer Lebenszykluskostenrechnung für ein Upscaling auf TRL 5 auszuwählen. Für die letzte Phase ist die Konzeption eines Prototypsystems vorgesehen, welches bei TRL 5 demonstriert und gut 1 Kilogramm batteriegerechte Lithium-Produkte herstellen soll.
Lithium aus Tiefenwässern und Altbatterien
„Am KIT untersuchen wir die Lithium-Gewinnung mithilfe elektrochemischer Methoden aus geothermalen Tiefenwässern im Oberrheingraben“, sagt Fabian Jeschull vom Institut für Angewandte Materialien des KIT. „Hierfür nutzen wir unter anderem bereits vorhandene eisenbasierte Batteriematerialien, dank derer wir die Ionen aus lithiumhaltigen wässrigen Salzlösungen effektiv filtern können. Das Funktionsprinzip ähnelt dabei dem einer Lithium-Ionen-Batterie.“
Außerdem untersuchen die Forschenden ausgediente Lithium-Ionen-Speicher. „Diese könnten eine wichtige zukünftige Quelle sein, um zentrale Rohstoffe für die derzeit stark wachsende Batterieindustrie wiederzugewinnen“, so Jeschull weiter. „Durch neue Recyclingverfahren wollen wir so zusätzlich eine ‚neue alte‘ Rohstoffquelle erschließen.“
Quelle: KIT – Pressemitteilung vom 20.02.2023 / Cordis – Projektwebsite / UnLimited – EU-Projekt LiCORNE
