Akku-Recycling: Forscher gewinnen Lithium aus Alt-Batterien und Erzgebirge-Kristallen

Akku-Recycling: Forscher gewinnen Lithium aus Alt-Batterien und Erzgebirge-Kristallen

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Lithium ist Bestandteil jedes Smartphone-Akkus.

von Angela Schmid

Lithium ist ein gefragtes und gleichzeitig begrenztes Leichtmetall. An der TU Freiberg wurde es nun sowohl aus Zinnwaldit gewonnen als auch alten Akkus entnommen.

Es steckt in Smartphones, Kameras, Notebooks und natürlich unter der Motorhaube eines Elektroautos. Die Rede ist von Lithium. Ohne das Leichtmetall ginge bei vielen technischen Geräten des täglichen Lebens nichts. Kein Wunder also, dass der Lithium-Markt boomt.

Die Nachfrage steigt seit dem Jahr 2000 jährlich um etwa 20 Prozent. Ein Wachstumsmarkt, der den Preis für Lithiumcarbonat, aus dem der begehrte Rohstoff gewonnen wird, in die Höhe schnellen ließ. Der Weltmarktpreis stieg in den vergangenen zehn Jahren von 2.500 auf rund 7300 US-Dollar je Tonne. Ein Ende ist nicht in Sicht.  

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Lithium könnte schon 2020 knapp werden

Abgebaut wird Lithiumcarbonat vor allem in Chile, das zusammen mit Bolivien über rund zwei Drittel der weltweiten Ressourcen verfügt. Doch das Vorkommen ist begrenzt. Bereits ab 2020 könnte es knapp werden. Auch ökologisch hat der Abbau seinen Preis.

Es müssen große Mengen Wasser in riesige Verdunstungsbecken gepumpt werden, aus denen das Wasser verdampft und Lithiumcarbonat hinterlässt. Das Wasser ist in der 2500 Meter hoch gelegenen Wüstenregion der südamerikanischen Länder Mangelware und muss dem Grundwasser entnommen werden.

Etwa 7300 Dollar kostet aktuell eine Tonne Lithiumcarbonat. (Copyright: TU Bergakademie Freiberg)

Etwa 7300 Dollar kostet aktuell eine Tonne Lithiumcarbonat. (Copyright: TU Bergakademie Freiberg)

Es braucht also Lösungen, um den wachsenden Bedarf an Lithium zu decken. Ein Durchbruch könnte deutschen Forscher gelungen sein. An der TU Bergakademie Freiberg entwickelten sie ein Verfahren, mit dem Lithiumcarbonat sowohl aus Altbatterien als auch aus dem heimischen Erz Zinnwaldit, das im sächsischen Erzgebirge vorkommt, gewonnen wird.

Dass aus diesem sogenannten Mischkristall Lithium gewonnen werden kann, ist schon seit fast 100 Jahren bekannt. Das neue Verfahren, das die Forscher sich bereits patentieren ließen, soll aber nach Angaben der Forscher das wirtschaftlichste sein.

Recycling aus Alt-Akkus bislang zu aufwendig

Einfach ausgedrückt wird das zerkleinerte Material des Zinnwaldit auf zirka. 1.000 Grad Celsius erhitzt, der Rückstand mit Kohlendioxid (CO2) und Wasser behandelt. Wird das dabei erhaltene Konzentrat erhitzt, entweicht das CO2 und es entsteht Lithiumcarbonat, das sich einfach abtrennen lässt. „Das CO2 wird zudem im Kreislauf geführt und nicht in die Atmosphäre abgegeben“, so Gunther Martin, Doktorand am Institut für Technische Chemie, der das Verfahren maßgeblich mitentwickelte.  

Mit der neuen Methode lässt sich der kostbare Rohstoff auch aus Altbatterien gewinnen. Lithium-Ionen-Akkus werden zwar bereits aufbereitet, allerdings konnte bisher nur der Kobaltanteil herausgeholt werden. Das Lithium ging verloren, da die Gewinnung zu aufwendig war.

Aus Zinnwaldit, das im Erzgebirge vorkommt, lässt sich mit dem neuen Verfahren Lithiumcarbonat gewinnen. (Copyright: TU Bergakademie Freiberg)

Aus Zinnwaldit, das im Erzgebirge vorkommt, lässt sich mit dem neuen Verfahren Lithiumcarbonat gewinnen. (Copyright: TU Bergakademie Freiberg)

Die Kosten für die Gewinnung einer Tonne Lithiumcarbonat seien vergleichbar mit den Weltmarktpreisen, erklärt Martin Bertau, Professor für Technische Chemie an der TU Bergakademie Freiberg. Er ist überzeugt: „Angesichts der steigenden Weltmarktpreise ist die Verfahrensentwicklung ein wichtiger Schritt, um die bislang bestehende Importabhängigkeit durch Nutzung primärer und sekundärer Ressourcen zu verringern.“

Die Bedeutung des neuen Verfahrens ist immens, denn an Lithium führt momentan kein Weg vorbei. Es ist das leichteste Element, das bei Raumtemperatur und Atmosphärendruck im festen Zustand vorliegt. Wasser ist etwa doppelt so schwer. Daher ist Lithium hervorragend für Akkus geeignet, bei denen es auf jedes Gramm Gewicht ankommt. Lithium-Ionen-Akkus können im Vergleich zu Blei-Akkus etwa die doppelte Menge Energie speichern.

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