Die größten Lithiumvorkommen der Welt

Lithiumvorkommen: Welche Bedeutung hat das Leichtmetall?

Smartphone, Notebook, Akku-Schrauber – all das würde ohne Lithium-Ionen-Batterien nicht funktionieren. Auch die weltweit steigende Produktion von Photovoltaikanlagen und E-Autos hat das Leichtmetall zum derzeit begehrtesten Rohstoff weltweit gemacht. Länder, die über erschließbare Lithiumvorkommen verfügen, können sich über mangelnde Nachfrage nicht beklagen. Aber warum spielt gerade Lithium eine entscheidende Rolle für die genannten Produkte?

• Batterietechnologie: Lithium-Ionen-Batterien sind die dominierende Energiequelle für tragbare Elektronik, E-Bikes und Energiespeicherungssysteme. Sie bieten eine hohe Energiedichte, eine lange Lebensdauer und eine schnelle Ladekapazität. Lithium ist zentraler Bestandteil dieser Batterien und macht den effizienten Betrieb erst möglich.
• Elektromobilität: Der Aufstieg von Elektrofahrzeugen als umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen Verbrennungs-Motoren hat die Nachfrage nach Lithium stark erhöht. Lithium-Ionen-Batterien sind neben dem Elektromotor das Herzstück von Elektrofahrzeugen. Die Verfügbarkeit der Lithiumvorkommen beeinflusst direkt die Produktion dieser Fahrzeuge.
• Energiespeicherung: Mit dem Ausbau erneuerbarer Energien (Wind- und Solarenergie) steigt die Nachfrage nach Energiespeichersystemen, um die intermittierende Natur dieser Energiequellen auszugleichen. Lithium-Ionen-Batterien sind eine Schlüsselkomponente dieser Speichersysteme, da sie überschüssige Energie speichern können, die später bei Bedarf abgerufen werden kann.
• Smart Grids und dezentrale Energieerzeugung: Lithium-Batterien ermöglichen zudem die Entwicklung von Smart Grids und dezentralen Energiesystemen. Sie ermöglichen es Verbrauchern, ihre Energieproduktion und -nutzung zu optimieren, indem sie Energie aus erneuerbaren Quellen speichern und bei Bedarf abrufen.
• Technologischer Fortschritt: Die Forschung und Entwicklung im Bereich der Batterietechnologie konzentriert sich stark auf Lithium. Durch die stetige Verbesserung der Lithium-Ionen-Batterien werden noch höhere Energiedichten, schnellere Ladezeiten und eine noch längere Lebensdauer angestrebt. Das führt dazu, dass sich die Anwendungsbereiche für diese Technologie vergrößern.

Die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Lithium

Lithium ist ein leichtes Alkalimetall mit der Ordnungszahl 3 im Periodensystem (Symbol Li). Es ist silberweiß und eher weich. Lithium besitzt eine Reihe einzigartiger chemischer und physikalischer Eigenschaften, die es zu einem so wertvollen Material für Batterien machen. Aufgrund seiner geringen Dichte ist Lithium besonders leicht. Das macht es ideal für Produkte, bei denen nur wenig Gewicht möglich oder erwünscht ist. Bei Raumtemperatur ist Lithium das leichteste aller festen Elemente.

Darüber hinaus reagiert Lithium stark mit Wasser und Sauerstoff. Dieses reaktive Verhalten ermöglicht es, hohe elektrochemische Spannungen zu erzeugen, die für die Energiespeicherung in Batterien entscheidend sind. Lithium-Ionen-Batterien, die auf ebendieser Fähigkeit von Lithium, Elektronen effizient zu übertragen, basieren, bieten relevante Eigenschaften. Dazu zählen eine hohe Energiedichte, lange Lebensdauer und gute Zyklenstabilität. Diese Kombination dieser Eigenschaften macht Lithium zu einem Schlüsselmaterial für Batterien – was die Erschließung neuer Lithiumvorkommen notwendig macht. Zumal Batterien nicht der einzige Einsatzbereich des Elements sind.

Lithium wird darüber hinaus manchmal mit anderen Metallen legiert, um deren Eigenschaften zu verbessern. Oft reichen dafür schon kleinste Mengen Lithium aus. Metallisches Lithium besitzt dank seiner außergewöhnlichen Reduktionskraft die Fähigkeit, Stoffe zu reduzieren, die gegenüber anderen Reduktionsmitteln immun sind. Das macht Lithium zu einem unverzichtbaren Werkzeug in der Metallurgie, wo es etwa zur Entschwefelung, Desoxidation und Entkohlung von Metallschmelzen verwendet wird.

Lithiumvorkommen: Hartgestein und Salzseen

Lithium wird hauptsächlich durch zwei verschiedene Methoden gewonnen: aus Hartgestein (hauptsächlich Spodumen) und aus Salzseen, auch bekannt als Lithiumsole. Jede Methode hat ihre eigenen Prozesse und Herausforderungen.

Im Hartgestein beginnt der Abbau der Lithiumvorkommen aus Mineralien wie Spodumen. Das Spodumen wird in mehreren Schritten zuerst zerkleinert und dann zu einem Konzentrat verarbeitet. Dieses wird weiterverarbeitet, um das Lithium zu extrahieren. Das passiert normalerweise durch bestimmte chemische Prozesse, bei denen das Lithium aus dem Konzentrat gelöst wird. Anschließend wird das gelöste Lithium gereinigt und kristallisiert, um Lithiumcarbonat oder andere Lithiumverbindungen zu erzeugen, die für verschiedene Anwendungen verwendet werden können.

Die Gewinnung aus Salzseen erfolgt hauptsächlich in Regionen mit hohen Lithiumkonzentrationen in unterirdischen Salzwasserreservoiren. In solchen Gebieten wird das salzhaltige Wasser durch Brunnen oder Pumpen an die Oberfläche gebracht und in riesige flache Teiche geleitet, wo es verdunstet. Während des Verdampfungsprozesses kristallisieren die Lithiumsalze aus dem Wasser und können dann abgebaut und weiterverarbeitet werden. Dieser Prozess kann mehrere Monate bis Jahre dauern, bis das Lithiumkonzentrat vollständig extrahiert ist. Die Geräte für die Lithiumchlorid-Gewinnung müssen aus Spezialstahl oder Nickel sein, da die Salzlauge korrosiv ist.

Die Unterschiede zwischen den beiden Methoden liegen hauptsächlich in den beteiligten Verfahren sowie in den Umweltauswirkungen. Die Gewinnung aus Hartgestein erfordert den klassischen Bergbau sowie chemische Prozesse, die energieintensiv sind und die Umwelt belasten können. Auf der anderen Seite erfordert die Gewinnung aus Salzseen zwar weniger mechanische Bearbeitung, birgt aber Risiken für die Ökosysteme und Wasserressourcen vor Ort. Grund ist der Einsatz von Chemikalien und der Verbrauch großer Mengen an Wasser.

Lithiumvorkommen: Diese Länder produzieren am meisten

Die Länder mit den größten Lithiumvorkommen sind:

• Chile: Chile besitzt mit 9,3 Millionen Tonnen die größten Lithiumreserven der Welt, hauptsächlich in Form von Salzseen, bekannt als Lithiumsole.
• Australien: Australien hat mit 6,2 Millionen Tonnen ebenfalls große Lithiumvorkommen, hauptsächlich in Form von Hartgestein, insbesondere Spodumen.
• Argentinien: Argentinien verfügt 3,6 Millionen Tonnen Lithiumreserven, vor allem in Salzseen in der Region Puna Plateau. Die Gewinnung erfolgt ähnlich wie in Chile durch Verdunstung der Lithiumsole.
• China: China besitzt 3 Millionen Tonnen Lithiumvorkommen, hauptsächlich in Form von Hartgestein. Die Lithiumgewinnung erfolgt durch den Bergbau.
• USA: Die Vereinigten Staaten haben mit 1,1 Millionen Tonnen etwas weniger Lithiumreserven, diese vor allem in Nevada und North Carolina. Aber: Mitte vergangenen Jahres wurde auf der Grenze zwischen Nevada und Oregon das größte bekannte Lithiumvorkommen der Welt entdeckt: Über die Menge sind sich Forscherinnen und Forscher noch uneins. Aber egal ob 20 oder 120 Millionen Tonnen – das neue Vorkommen wird die USA nach endgültiger Festlegung an die Spitze der offiziellen Liste katapultieren.
• Kanada: Kanada besitzt 930.000 Tonnen Lithiumreserven, die hauptsächlich in Form von Lithiummineralien vorkommen.

Wer am meisten besitzt, produziert auch am meisten – ja, allerdings nicht in der gleichen Reihenfolge. Die Länder mit der höchsten Lithiumproduktion sind:

• Australien: Australien ist der weltweit größte Produzent von Lithium, hauptsächlich durch den Abbau von Spodumen und die anschließende Verarbeitung. Die Minen verteilen sich über den gesamten Kontinent. 2023 produzierte Australien 86.000 Tonnen Lithium. 2022 waren es „nur“ 61.000 Tonnen.
• Chile: Chile ist einer der führenden Produzenten von Lithium durch die Gewinnung von Lithiumsole aus Salzseen. 2023 waren es 44.000 Tonnen, eine Steigerung um 5.000 Tonnen gegenüber dem Vorjahr.
• China: China produziert Lithium hauptsächlich durch den Abbau und die Verarbeitung von Lithiummineralien: 33.000 Tonnen im Jahr 2023. 14.000 Tonnen mehr als im Jahr davor.
• Argentinien: Argentinien ist mit 9.600 Tonnen im Jahr 2023 (2022: 6.200 Tonnen) ebenfalls ein bedeutender Lithiumproduzent. Mit ähnlichen Methoden wie Chile – durch die Gewinnung von Lithiumsole aus Salzseen.
• Brasilien: Brasilien findet sich zwar im Ranking der Lithiumvorkommen nicht unter den ersten sechs Plätzen (es verfügt über 390.000 Tonnen Reserven) ist aber mit 4.900 Tonnen (2023) der fünftgrößte Produzent, vor allem durch den Abbau und die Verarbeitung von Lithiummineralien. Gegenüber 2022 (2.200 Tonnen) hat das Land seine Produktion mehr als verdoppelt.
• Simbabwe: Für Simbabwe gilt das gleiche wie für Brasilien: Bei Lithiumvorkommen liegt es mit 310.000 Tonnen auf den hinteren Rängen, bei den produzierenden Ländern aber auf Rang sechs. Mit 3.400 Tonnen in 2023 – einer deutlichen Steigerung gegenüber dem Vorjahr, in dem es nur 800 Tonnen waren. Simbabwe gewinnt Lithium vor allem durch den Bergbau und die Verarbeitung von Lithiummineralien.