Lagerung, Entsorgung und Transport Lithium-Ionen-Akkus – Multitalente oder Brandstifter?

Grundlage Lithium

Vor nur wenigen Jahrzehnten waren Schlagworte wie Lithium-Ionen-Akkus oder Lithium-Batterien wohl kaum geläufige Begriffe. Die zunehmende Digitalisierung unseres Alltags jedoch schafft zahlreiche Berührungspunkte zu neuen technischen Entwicklungen. Besonders im Hinblick auf die Optimierung von Akkulaufzeiten für elektronische Geräte sind Lithium-Ionen-Akkus immer wieder Gegenstand von Diskussionen.

Der Rohstoff Lithium gehört zur Gruppe der Alkalimetalle und zählt aufgrund seiner geringen Dichte zu den Leichtmetallen. Lithium ist ein endlicher Rohstoff, der vor allem in südamerikanischen Ländern wie z. B. Argentinien, Bolivien oder Chile in größeren Mengen vorkommt. Dieses Dreiländereck ist daher auch unter dem Begriff „Lithium-Dreieck“ bekannt. Doch auch in China, Australien und den USA wird der Rohstoff gewonnen.

Die Abbaubedingungen sind für Mensch und Umwelt nicht immer unproblematisch. Mitunter wird die Gewinnung von Lithium von hohem Wasserverbrauch und einer enormen Staubbelastung begleitet. Für den Abbau einer Tonne Lithiumsalz werden etwa 2 Mio. Liter Wasser benötigt. Das Gewinnungsverfahren ist zudem ein enormer Eingriff in den Lebensraum heimischer Tierarten.

Multitalent Lithium-Ionen-Akku

Ungeachtet von diesen Herausforderungen steigt die Nachfrage nach Lithium jedes Jahr. Sie kommt vor allem aus der Mobilitätsbranche und der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT). Für Smartphones, Tablets und Laptops ist die Ausstattung mit einem Lithium-Ionen-Akku inzwischen geltender Standard.

Die Lithium-Akkus bringen für Hersteller und Nutzer enorme Vorteile mit sich. Sie sind einerseits leicht und andererseits nicht vom sogenannten „Memory-Effekt“ betroffen, der bspw. bei Nickel-Cadmium-Batterien häufig zu beobachten ist. Lithium-Akkus verlieren damit auch langsamer die Ladekapazität als herkömmliche Batterien oder Akkus. Im Übrigen gilt es Unterschiede in den Begrifflichkeiten zu machen. Eine Lithiumbatterie ist eine Primärzelle, die nicht wieder aufladbar ist. Ein Lithium-Akkumulator hingegen ist eine elektrochemische Spannungszelle (mitunter auch als sekundäre Li-Ionen-Batterie bezeichnet), die eine Lebensdauer von mehreren Jahren aufweist und eine gewisse Anzahl Ladezyklen besitzt.

Die benötigten Mengen des Rohstoffs sind von der Größe des elektronischen Gerätes abhängig. So reicht das Spektrum von 200 g Lithium für einen Laptop bis hin zu 22 kg für die Batterie eines Kraftfahrzeuges. Mit der hohen Nachfrage steigt selbstverständlich auch der Preis für das „weiße Gold“. Nach Angaben des Handelsblattes mussten Käufer im Juni 2015 etwa 7.000 Euro für eine Tonne Lithium aufbringen. Die Deutsche Welle berichtet, dass der Preis inzwischen (2019) bei 14.000 Euro liegt.

Investment in die Zukunft

Die deutsche Automobilbranche entwickelt sich zunehmend zu einem Abnehmer für große Mengen Lithium. Schließlich hat die Bundesregierung klare Ziele für die zukünftige Mobilität in Deutschland vorgegeben. Im „Regierungsprogramm Elektromobilität“ heißt es, dass bis 2020 „eine Million Elektrofahrzeuge auf Deutschlands Straßen fahren“ sollen. „2030 sollen es schon sechs Millionen sein“ ist weiter zu lesen.

Die Politik läutet damit das Zeitalter der Elektromobilität und der erneuerbaren Energien ein. Wirtschaft und Industrie reagieren mit neuen Technologien und ressourcenschonendem Einsatz von Rohstoffen auf die Forderungen des EU-Parlaments. Bisher gibt es 29 verschiedene deutsche Elektroautomodelle. Zusätzlich hat die Bundesregierung 22 Leuchtturmprojekte im Bereich Elektromobilität ausgezeichnet.

Der öffentliche Personennahverkehr (ÖPNV) spielt für das Gelingen der Energiewende eine ebenso zentrale Rolle. Das Prinzip der Beförderung mehrerer Personen ist naturgemäß ressourcenschonender als der Individualverkehr. Folgt nun noch der Einsatz alternativer Kraftstoffe, wird sich die EU den Klimaschutzzielen weiter annähern. In Europa testen Hersteller inzwischen unterschiedliche Elektrobustypen und Antriebstechnologien. Die technischen Voraussetzungen für die Integration der E-Mobilität im ÖPNV sind damit gegeben. Lediglich die Einigung auf eine europaweite Norm verzögert die Umstellung auf erneuerbare Energien.

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) unterstützt die Umsetzung des Vorhabens finanziell. Neben der Entwicklung von Technologien und der Bereitstellung einer nationalen Plattform für Elektromobilität werden auch neue Infrastrukturen geschaffen. Dazu gehören bspw. der Ausbau von Ladesäulen oder steuerliche Vorteile.

Lithium-Ionen-Akkus als Risikoträger

Der Einsatz des Alleskönners Lithium hat zweifelsohne zahlreiche Vorteile. Jedoch hat die Medaille immer zwei Seiten, und so ist es vor allem das erhöhte Potenzial der Hitzeentwicklung eines Lithium-Ionen-Akkus, das ein Problem darstellt. Durch seine Vibrationsanfälligkeit entstehen oftmals Brände auf den Transportwegen. Das Austreten ätzender oder toxischer Gase ist dabei ebenfalls möglich. Meldungen von brennenden E-Autos, E-Bikes – oder seit neustem auch E-Scootern – veranschaulichen das leider immer wieder.

Einerseits liegt die Herausforderung auf der Seite der Hersteller, andererseits betrifft dieses Risiko auch die Entsorger der Akkumulatoren. Defekte Batterien und Akkus, die in Handel und Industrie anfallen, werden zunächst immer häufiger neuen Recyclingverfahren unterzogen. So können seltene Erden und Metalle wiedergewonnen werden, um dann in den Stoffkreislauf zurückzugelangen und in zukünftigen Produktionsprozessen wieder eingesetzt zu werden.

In Deutschland wird die Produktion von Rezyklaten ebenfalls gefördert, da nur so eine Unabhängigkeit von Rohstoff-Importen erreicht werden kann. Jedoch muss das dafür vorgesehene Material häufig transportiert werden. Frank Treffer, Leiter des Batterierecyclings bei der Hanauer Firma Umicore, konstatiert: „Jeder Transport von einer Lithium-Ionen-Batterie ist ein Gefahrguttransport. Völlig unabhängig davon, ob die Batterie beschädigt ist oder nicht.“

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