Schon gewusst? Lithium statt Nibelungen im Rheingraben

Smartphones, Computer, Autos und viele andere elektronischen Geräte, mit denen wir uns ausstatten, brauchen eine leistungsfähige Stromversorgung. Lithium-Batterien haben sich als besonders günstig erwiesen. Lithium (von griechisch lithos Stein) ist ein seltenes Alkalimetall, dass wegen seiner enormen Reaktivität meist in Salzform vorliegt, häufig als Lithiumchlorid in Salzlaugen und Salzseen. Als Spurenelement ist es oft in Mineralwässern in geringer Konzentrationen vorhanden.

Gewonnen wird Lithium aus Festgestein und Sole. Die Gewinnung von Lithium aus Gestein ist aufwändig und kostet viel Energie. Lithiumsalze sind trotz ihrer geringen Konzentration – meist weniger als 0,2% – leichter zu gewinnen. Dazu pumpt man Wasser in tiefgelegene Erdschichten und führt das mit Salzen angereicherte Wasser – wie bei der Meersalzgewinnung – in große Becken und verdampft durch Sonneneinstrahlung das Wasser bis die Mineralien ausfallen. 

Lithium ist leider selten. Der Weltbedarf an Lithium lag 2015 bei ca. 85.000 Tonnen. Für 2025 wird ein Bedarf von 212.000 Tonnen prognostiziert. Fast 40% kommen aus Australien; 36,5% liefert Chile, 11% kommen aus Argentinien. Der Preis hat sich seit 2015 nahezu verdoppelt. Ebenso der Bedarf. Die bisherigen Lieferabhängigkeiten könnten sich aber bald drastisch ändern. Denn Deutschland verfügt über zwei höchst ergiebige Lagerstätten. In 2.000m Tiefe des Oberrheingrabens lagern ca. 14 Millionen Tonnen des begehrten Leichtmetalls und könnten klimaneutral gefördert werden. Geothermiekraftwerke müssten dazu nur erweitert werden, um zusätzlich zur Wärmegewinnung aus dem 200 °C heißen Tiefenwasser begehrte Lithiumsalze zu erhalten. Der Aufwand scheint sich bei der erwarteten Preisentwicklung aber zu lohnen.

Ein weiteres sehr großes Lithiumvorkommen gibt es im Osterzgebirge. Es könnte reichen, um 20 Mio Elektroautos mit Batterien auszustatten. Eigentlich kennt man die sächsische Lagerstätte schon lange vom Zinn- und Wolframabbau. Neue kostensparende Gewinnungsverfahren sind inzwischen entwickelt. Über ihre Umweltverträglichkeit wird allerdings gestritten. Der Wasserverbrauch ist beträchtlich und die Risiken hinsichtlich Erdbeben sowie Gebietsabsenkungen sind schwer kalkulierbar. 

Lithium wird für die Speicherung und mobile Verfügbarkeit von elektrischer Energie benötigt. Lithium-Akkus bestehen aus zwei Elektroden, eine negative Grafit-Elektrode und eine positive Lithium-Metalloxid Elektrode. Ein Separator trennt sie voneinander. Als Metalloxid dienen Nickel, Mangan und Kobalt. Ladungsträger sind die kleinen, beweglichen Lithium-Ionen. Beim Laden des Akkus lagern sie sich im Grafit ab. Wie ein Schwamm nimmt die Kathode die Lithium-Ionen auf, wodurch eine hohe Energiedichte entsteht. Sie wandern beim Entladen zurück zur Lithium-Metalloxid-Elektrode. Lithiumakkus haben im Vergleich zu anderen, gleich großen Akkus die höchste Energiedichte. Zudem können sie wesentlich öfter geladen werden. Gefahr geht von ihnen aus durch Überladen, Manipulieren und Überhitzen.

Übrigens, schon früh suchte man nach Anwendungen von Lithiumsalzen in der Medizin. Lithium wirkt stark auf die Funktion von Nervenzellen. Es beeinflusst viele neurochemische Systeme. Es kann neurotoxisch wirken und ist deshalb mit Vorsicht einzusetzen. Aber auch neuroprotektive Wirkungen werden beschrieben. Es entfaltet psychopharmakologische Wirkungen, da es die Ausschüttung von Serotonin und Dopamin beeinflusst. Es hellt die Stimmung auf und senkt das Agressionspotential (beobachtet man nicht nur bei Rheinländern). Lithium braucht unser Körper aber nicht und zählt deshalb zu den nichtessenziellen Spurenelementen. 

(H.J. Ferenz)