- Gewinnung von Lithium-Sole im Salar de Atacama
- Wasser- und Solevebrauch im Salar de Atacama
- Reduzierung von Wasser- und Soleverbrauch – eine Betrachtung
- Externe Einordnung der SQM-Lithium-Produktion
- Auf dem Weg nach Antofagasta – Besuch des Cerro Dominador
- Antofagasta: Wie aus Lithium-Sole schlussendlich Lithium wird
- Salar Futuro – Ausblick auf zukünftige Lithium-Gewinnung
Von Sole zu Lithium – und was das für den Wasserhaushalt im Salar de Atacama bedeutet
– In Zusammenarbeit mit Sociedad Química y Minera (SQM) // Veröffentlicht am 04.05.2024 –
Der hohe Wasserverbrauch der Gewinnung von Lithium im Salar de Atacama in Chile ist ein immer wiederkehrender Kritikpunkt – auch im Bezug auf die Elektromobilität und die Nachhaltigkeit von Elektroautos. Durch den hohen Wasserverbrauch zur Gewinnung der Metalle und Salze soll der Wasserspiegel in der Lagune bereits gesunken sein – und dürfte sicher noch weiter sinken. Was schwerwiegende Folgen für Flora und Fauna sowie die dort lebenden indigenen Gemeinden mit sich bringen würde.
Für Elektroauto-News waren wir Ende Januar, Anfang Februar 2024 eine knappe Woche vor Ort und haben uns selbst auf die Suche nach Erkenntnissen begeben. Die Sociedad Química y Minera (SQM), die uns auf unserer Reise durch den Norden Chiles begleitet hat, ließ uns auf die Gewinnung und Verarbeitung von Lithium sowie das Leben und Arbeiten im Umfeld des Salar de Atacama blicken.
In einer mehrteiligen Reihe, den “Stories of Salar de Atacama”, erhältst du exklusive Details und Einblicke rund um den Rohstoff Lithium. In unserem Lithium-Hub kannst du alles gebündelt abrufen. Deine Fragen, Kommentare und Anregungen sind ebenso gerne gesehen – am besten direkt unter dem jeweiligen Artikel oder über unser Kontaktformular.
Blick auf eines der Sole-Becken im Salar de Atacama
Im Detail werfen wir in diesem fünften Teil unseres Reiseberichts den Blick auf die Wasser-Thematik. Bereits im Vorfeld war klar, dass dies eines der größten Mysterien zu sein scheint. Vor Ort haben wir mit SQM-Mitarbeiter:innen, den indigenen Gemeinden sowie im Nachgang mit unabhängigen Expert:innen gesprochen, um eine möglichst umfassende Einordnung vornehmen zu können und diese so transparent und nachvollziehbar wie möglich darzustellen.
Im Rahmen der nachfolgenden Betrachtung von Sole zu Lithium sprechen wir von verschiedenen Wasserarten. Da hier eine Unterscheidung zwingend notwendig ist, um den Gesamtprozess und dessen Auswirkungen auf die Natur korrekt darstellen zu können, bedienen wir uns der in Chile gängigen sowie von SQM kommunizierten Einordnung in Industriewasser und Sole.
Industriewasser – Definition im Rahmen der Stories of Salar de Atacama
Industriewasser ist der Oberbegriff für Grundwasser, das SQM rund um seine Produktionsprozesse im Salar de Atacama verwendet, genauer gesagt zur Reinigung von Oberflächen, Pumpen, Schläuchen, zum Transport von Sole und anderen Zwecken. Dieses Wasser bezieht SQM aus vier Extraktionspunkten an der östlichen Grenze des Salars. Das Unternehmen erklärt, dass es die Bezeichnung „Industriewasser“ nutzt, da dieses Wasser bereits bis zu 4000 ppm gelöste Salze (TDS) enthält. Zur Einordnung: Trinkwasser sollte laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und nach der ISO-Norm 14046:2014 weniger als 1000 ppm TDS enthalten und für landwirtschaftliche Zwecke empfiehlt die Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen (FAO) weniger als 2000 ppm TDS.
Weiterführende Links: Definition nach WHO: Total dissolved solids in Drinking-water, Definition nach ISO-Norm 14046:2014: Environmental management — Water footprint — Principles, requirements and guidelines – siehe Seite 7 “brackish Water” sowie FAO: World agriculture: towards 2030/2050 – Interim Report.
Sole – Definition im Rahmen der Stories of Salar de Atacama
Sole ist eine wässrige Lösung von Salzen, wobei der Salzgehalt je nach Ursprungsquelle stark variieren kann. Es wird angenommen, dass die Sole im Salar de Atacama mit mehr als 250.000 ppm TDS eine der höchsten Konzentrationen an gelösten Feststoffen aufweist und sieben bis acht Mal salziger ist als Meerwasser (35.000 ppm TDS).
Weiterführende Links: Definition nach Fetter: Groundwater Degradation and its health effects due to minor element concentration: a case study of singrauli industrial area, madhaya pradesh.
Ergänzend der Hinweis, wenn die Rede von Lithium ist: Lithium wird je nach Fertigungsabschnitt auch Lithiumchlorid, Lithiumcarbonat oder Lithiumhydroxid genannt. Der Einfachheit halber fassen wir es unter dem Begriff Lithium zusammen.
Gewinnung von Lithium-Sole im Salar de Atacama
Direkt zu Beginn wollen wir mit der ersten Falschannahme aufräumen, dass es sich beim Salar de Atacama um einen unterirdischen See (aus Frischwasser) handeln soll. In Wirklichkeit entstand dessen Salzkruste durch das Verdunsten von Sole, die heutzutage in Hohlräumen im Untergrund zirkuliert, vor Millionen von Jahren. Unter der Salzkruste befindet sich die angesprochene salzreiche Lösung – die Sole – mit etwa 30 Prozent Salzanteil.
Der große Dichteunterschied von Sole und dem weniger salzhaltigen Wasser am Randgebiet macht zudem eine Vermischung der beiden Flüssigkeiten unwahrscheinlich. In der Regel bleiben sie voneinander getrennt. Dies greifen wir in einem der nachfolgenden Abschnitte nochmals im Detail auf.
Vom Rand des Salar de Atacama bis zur offiziellen Einfahrt auf das Fertigungsgelände von SQM vergehen rund 30 Minuten mit dem Auto. Ab dann wird man begleitet, um sich nicht zu verfahren. Denn in einer Wüste sieht doch irgendwie alles gleich aus, was die Orientierung für Besucher:innen nicht vereinfacht. Mit der Einfahrt auf das Gelände bekommt man ein erstes Gefühl für die Arbeit vor Ort, die wir in der letzten Geschichte aus der Salzwüste bereits aufgearbeitet haben.
Pick-Up-Truck mit Flagge, falls man im Salar de Atacama liegen bleibt
Die Gewinnung von Lithium selbst erfolgt in einer Vielzahl von Schritten, die wir nachfolgend, so vereinfacht, wie möglich darstellen. Vorab schon mal ein Überblick auf die Arbeitsschritte im Salar de Atacama (Sole-Becken) und Antofagasta (Fabrik zur Weiterverarbeitung).
Gewinnung von Lithium – SQM: Nachhaltigkeit der Lithiumproduktion in Chile
Durch Brunnen ist es dem Unternehmen möglich, an die lithiumreiche Sole unter der Oberfläche des Salar de Atacama zu gelangen, der eine Ausdehnung von rund 80 mal 50 Kilometern hat. Je nach Bohr-Ort wird die Sole aus einer Tiefe von 1,50 bis 150 Metern an die Oberfläche gepumpt (MOP-Brunnenförderung), dort über Schläuche und Pumpen vom Brunnen zu den Verdunstungsbecken (Halit-Teich und ff.) transportiert.
Ein Wassermangel, der auf die Förderung von Sole für die Lithiumproduktion zurückzuführen ist, besteht laut SQM nicht. Die verschiedenen Wassersysteme (Sole versus Süßwasserzufluss aus den Anden) seien aufgrund ihres Dichteunterschieds und geografischer Gegebenheiten voneinander getrennt und mögliche Veränderungen des Grundwasserspiegels sollen über ein Monitoringsystem mit über 225 installieren Kontrollpunkten bewacht werden. Was die lokalen Gemeinden angeht, so würden diese ihren Wasserbedarf vordergründig aus dem Oberflächenwasser (Fluss- oder Quellwasser) decken, was unter anderem mit der Weltanschauung indigener Gemeinden zu begründen ist.
Entsprechend lässt sich erkennen, dass sich lokale Gemeinden gemeinhin an einer sogenannten „quebrada“ angesiedelt haben, das heißt Cannyons/ Schluchten, über welche das Wasser aus Niederschlägen sowie Schnee- und Gletscherschmelzen aus den Anden die tiefergelegene Region versorgt. SQM nutzt kein Oberflächenwasser in seinen Prozessen. Und die Brunnen für das bei der Lithiumproduktion benötigte Grundwasser liegen stromabwärts der Ortschaften der indigenen Bevölkerung. Das Wasser aus den Anden erreiche also zuerst die Ortschaften – und erst danach die Extraktionsbrunnen der Lithiumhersteller. Die Wassermenge, die für die Lithiumproduktion im Salar von der nationalen Umweltbehörde genehmigt wurde, soll die für Trinkwasser und Landwirtschaft benötigte Wassermenge der angrenzenden Gemeinden demnach nicht beeinträchtigen.
Weiterführende Links: SQM – Hydrologischer Kreislauf des Salar de Atacama in rund vier Minuten erläutert auf Youtube.
Die Becken selbst sind aus Restsalzen der Lithium- und Kaliumproduktion erbaut und mit Folie ausgekleidet, was den Einsatz von Zement oder Beton unnötig macht. Gleiches gilt für die Straßen SQMs im Salar de Atacama, auch hier kommen keine anderen Rohstoffe zum Einsatz.
Blick auf ein leeres Sole-Becken
Die Solebecken fallen in Größe und Tiefe unterschiedlich aus. Über die fünf Verarbeitungsstufen hinweg werden sie stetig kleiner. [Halit-Teich bis hochkonzentrierte LiCl-Lösung] So geht man beispielsweise beim ersten Becken von einer Breite von einem Kilometer und einer Länge von bis zu 800 Meter aus, bei einer Tiefe von etwa zwei bis drei Metern. Die letzten Becken fallen deutlich schmäler und kürzer aus und sind auch nur noch ein bis anderthalb Meter tief.
Entnahme von Rohstoffen aus Becken
In einem 13 bis 16 Monate langen, kontinuierlichen Prozess findet eine Konzentration verschiedener Salze durch Verdunstung statt. Salze, die beim Übergang ins nächste Becken entfernt und anderen Produktions- oder Lagerprozessen zugeführt werden. Um in diesem Prozess möglichst hohe Mengen an Lithium zu gewinnen, gibt es nicht jeweils nur ein Becken der verschiedenen Stufen, sondern mehrere, die regelmäßig ausgebessert werden.
Mitarbeiter:innen begleiten diese Verdunstung mit Messungen, um den Zeitpunkt der Übergänge von einem in das nächste Becken perfekt zu timen. Dabei kommt es auf das richtige chemische Zusammenspiel an, welches von der Zeit in den Becken und der Intensität der Sonne abhängt. Ein Regenschauer wiederum kann dazu beitragen, dass sich die Zeit im Becken erhöht. Die Effizienz des Prozesses wird durch ein hydrogeologisches Modell gesteigert, das präzise Analysen des Soleverhaltens ermöglicht.
Zum eigentlichen Produktionsprozess trägt vor allem die Sonne bei. Zur Konzentration und Reinigung der Sole wird zu 95 Prozent Sonnenenergie eingesetzt, was jährlich etwa 19.345 Gigawattstunden an Energie gleichzusetzen ist – etwa ein Viertel der gesamten Jahresstromproduktion Chiles.
Dabei präsentiert sich uns der Prozess vor Ort genau so simpel, wie es klingt: Die Sonne strahlt auf die Sole in den Becken, lässt Wasser verdunsten und somit den Salzgehalt steigen, während die damit immer zähflüssiger werdende Sole ins nächste Becken transportiert wird. In ihren verschiedenen Stadien wird die Sole mit bis zu 1115,2 Liter pro Sekunde von Becken zu Becken weiter gepumpt.
Mit steigender Konzentration der Flüssigkeit verändert sich die Farbe in den Becken
Nach 13 bis 16 Monaten ist der Prozess abgeschlossen, und es resultiert eine Sole mit bis zu sechs Prozent Lithium, bzw. für gewöhnlich eher im Bereich von vier bis fünf Prozent, wie uns vor Ort bestätigt wird. Abgesehen von der punktuellen Zugabe von Kalzium, welches auch natürlich in der Sole vorhanden ist, erfolg das Ganze ohne den Einsatz von Chemikalien, lediglich durch Ausnutzung der natürlichen, physikalischen Bedingungen – und der kostenlosen Kraft der Sonne.
Diese lithiumhaltige Sole fühlt sich sehr zähflüssig, gar ölig an. Und hat auch farblich mit der ursprünglichen Sole aus dem ersten Becken nichts mehr gemein. Für uns war es sehr beeindruckend, einen rein durch Sonnenkraft unterstützen Prozess betrachten und greifen zu können, bevor es nach Antofagasta weitergeht, wo aus der stark reduzierten Lithium-Sole der eigentliche Rohstoff für unter anderem Lithium-Ionen-Akkus gewonnen wird.
Diese Flüssigkeit wird nach Antofagasta zur Weiterverarbeitung transportiert
Bevor wir jedoch die Produktionsschritte in Antofagasta betrachten, wollen wir die Wasser-Thematik bei der Gewinnung von Lithium im Salar de Atacama im Detail betrachten.
Wasser- und Solevebrauch im Salar de Atacama
Ist wirklich alles Gold was glänzt? Hier hilft der Blick von Außen, insbesondere, wenn es um ein solch umstrittenes Thema geht. Die Abgrenzung zwischen Sole und Industriewasser hatten wir bereits eingangs getroffen, und wollen das Ganze nun mit Zahlen, Daten und Fakten noch genauer einordnen.
Einer Studie der University of Massachusetts Amherst und der University of Alaska Anchorage zufolge, die im Juli 2022 veröffentlicht und von BMW und BASF finanziert wurde, macht der Lithiumabbau weniger als 10 Prozent des Wasserverbrauchs der Region aus und steht nicht mit Veränderungen der Oberflächenwassereigenschaften und der Wasserspeicherung in Zusammenhang. Dem Internationalen Rat für Bergbau und Metalle (ICMM) nach macht die Bergbauindustrie nur vier Prozent des Wasserverbrauchs in Chile aus. Und damit deutlich weniger als jene 73 Prozent, die in der Landwirtschaft und Viehzucht verbraucht werden.
Weitertransport nach Antofagasta mit Lkw
Dennoch ist es so, dass Unternehmen wie Albemarle und SQM bewusst ist, dass eine weitere Verbesserung erzielt werden kann und auch muss. Daran arbeiten die beiden Unternehmen laut eigener Aussage kontinuierlich und legen dies auch entsprechend transparent dar. Der gesamte Lithiumgewinnungsprozess wird auch von mehreren Regierungsbehörden genehmigt und kontrolliert. Zudem verfügt SQM über ein umfangreiches Umweltüberwachungssystem, das ebenfalls von Regierungsbehörden genehmigt und kontrolliert wird. Sämtliche Prozesse werden von mehr als 15 verschiedenen Regierungsbehörden, einschließlich der Umwelt-, Gesundheits- und Sicherheitsorgane, geregelt und überwacht. So entsprächen sie alle den höchsten internationalen Standards.
SQM verfügt derzeit über 20 verschiedene Umweltgenehmigungen. Alle Informationen sowohl zu den Evaluationen als auch zur Kontrolle des Projekts sind auf öffentlichen Plattformen der zuständigen Regierungsstellen online einsehbar.
Wie uns vor Ort erläutert und aufgezeigt wurde, verhindere ein Frühwarnsystem gravierende Auswirkungen auf die Umwelt, die durch das Abpumpen von Sole beziehungsweise Industriewasser entstehen könnten. Das Frühwarnsystem soll sicherstellen, dass im Falle einer negativen Abweichung von bestimmten Zielwerten die Menge der Wasser- oder Soleentnahme reduziert werden muss.
Ferner hat sich SQM im Rahmen seines Nachhaltigkeitsplans dazu verpflichtet, den Verbrauch von Wasser zu senken. Bis 2028 will das Unternehmen 40 Prozent weniger Wasser verbrauchen (über alle Produkte hinweg) als aktuell. Außerdem soll dank Prozessoptimierungen und innovativer Technologien für die Lithium-Gewinnung auch die Soleförderung bis 2030 um 50 Prozent reduziert werden.
Reduzierung von Wasser- und Soleverbrauch – eine Betrachtung
Entwicklung Soleverbrauch
Diese Daten haben wir betrachtet, um aufzuzeigen, ob SQM auf Worte Taten folgen lässt und sich tatsächlich bemüht, Industriewasser- und Sole-Verbrauch zurückzufahren. Blicken wir zunächst auf die Sole an sich.
Entwicklung Soleverbrauch im Salar de Atacama – SQM en Línea
In der Grafik zeigt das Unternehmen die jährliche Nettoförderung von Sole in Liter pro Sekunde auf, beginnend im Jahr 2020, wo der erste unternehmensweite Nachhaltigkeitsplan publiziert wurde. Gestattet ist zu diesem Zeitpunkt eine Entnahme von 1600 Liter pro Sekunde, SQM lag 2020 bei 1489 Liter pro Sekunde und verringerte die Entnahme bis Ende 2023 wie folgt.
- 2021 – 1272 Liter pro Sekunde
- 2022 – 1232 Liter pro Sekunde
- 2023 – 1115 Liter pro Sekunde
Die in der Grafik für 2024 aufgeführte Zahl ist noch nicht belastbar, da der Wert für das aktuelle Jahr die Extraktion bis zum Tag vor der Abfrage darstellt. Hier gilt es, auf die Entwicklung im Jahresverlauf zu achten. Erklärtes Ziel ist, die Soleförderung kontinuierlich zu reduzieren, bis – ausgehend von 2022 – im Jahr 2028 eine Verringerung um 50 Prozent erreicht wurde.
Diese Benchmark scheint durchaus im Rahmen des Möglichen, wenn man einen Blick auf die bisherigen Erfolge wirft. So hat SQM, ausgehend von den 1600 erlaubten Litern pro Sekunde in 2020, eine Reduktion um zunächst 21 Prozent in 2021, auf 23 Prozent in 2022 bis zuletzt auf 31 Prozent in 2023 erreicht.
Wie uns SQM im Salar de Atacama erläutert hat, seien diese Erfolge durch die klare Fokussierung auf einen verbesserten Lithium-Gewinnungsprozess erreicht worden. War zunächst das Augenmerk auf Kaliumchlorid-Produktion gerichtet, fand hier ein Shift auf Lithium-Produktion statt. Dies zeigte sich beispielsweise durch die Neuverteilung der Lithium-Becken, als auch die Neuausrichtung der nachgelagerten Produktionsschritte in Antofagasta. In den kommenden Jahren vorgesehene effizientere Produktionsmethoden sollen den Soleverbrauch weiter reduzieren, bei sogar eher steigender Gewinnungsmenge von Lithium.
Entwicklung Industriewasserverbrauch
Noch stärker als der Soleverbrauch wird der Verbrauch von Industriewasser im Zusammenhang mit der Lithium-Gewinnung durch Albemarle und SQM im Salar de Atacama betrachtet. Für die Förderung und den Verbrauch des Industriewassers gibt es ebenfalls eine genaue Aufschlüsselung, die wir nachfolgend betrachten möchten.
Entwicklung Industriewasserverbrauch im Salar de Atacama – SQM en Línea
Die Umweltverträglichkeitsprüfung von SQM, auf deren Grundlage die chilenische Umweltbehörde „Superintendencia del Medio Ambiente“ (SMA) die tatsächliche Fördergenehmigung erteilt, erlaubt eine Entnahme von 240 Litern Grundwasser pro Sekunde. Diese Menge entspricht weniger als fünf Prozent der gesamten autorisierten Wasserrechte im Einzugsgebiet.
Seit 2016 hat SQM seine Grundwasserentnahme laut Online-Monitoring-System um 50 Prozent reduziert und sich verpflichtet, diese weiter zu senken. In der Grafik zeigt das Unternehmen die jährliche Nettogewinnung in Litern pro Sekunde auf, beginnend im Jahr 2019. Gestattet ist aktuell eine Entnahme von 240 Liter pro Sekunde, SQM brachte es 2023 auf 115 Liter pro Sekunde und verringerte die Entnahme in den vergangenen Jahren wie folgt.
- 2019 – 164 Liter pro Sekunde
- 2020 – 116 Liter pro Sekunde
- 2021 – 117 Liter pro Sekunde
- 2022 – 112 Liter pro Sekunde
- 2023 – 115 Liter pro Sekunde
Die Zahlen für 2024 sind bisher nicht belastbar. Der Wert für das aktuelle Jahr stellt die Förderung bis zum Tag vor der Abfrage dar. Hier gilt es, auf die Entwicklung im Jahresverlauf zu achten. Stand 03.05.2024 liegt der aktuelle Verbrauch bei 109,7 Liter pro Sekunde.
Wie SQM in einem entsprechenden Schreiben an verschiedenen Medien mitteilt, habe das Unternehmen im Jahr 2022 im Durchschnitt etwa 112 Liter Industriewasser pro Sekunde für die Lithium- und Kaliumproduktion aus dem Erdreich gepumpt. Diese Menge falle jedoch nur aufgrund des zugleich stattfindenden Raffinierungsprozess von Kaliumchlorid an und könne also nicht allein Lithium zugeschrieben werden.
Mit Blick auf die Produktionsprozesse der Lithium-Gewinnung teilte uns SQM mit, dass ein Stopp der Kalium-Produktion den Industriewasserverbrauch in der Salzwüste massiv senken würde. Denn der Großteil des Wasserverbrauchs fällt für diese Prozesse an. Die Rede war von einem Wert von sechs bis zehn Prozent des Wasserverbrauchs, der auf die Lithium-Produktion anfällt.
Externe Einordnung der SQM-Lithium-Produktion
Wie bereits erwähnt werden sämtliche Prozesse von mehr als 15 verschiedenen Regierungsbehörden, einschließlich der Umwelt-, Gesundheits- und Sicherheitsorgane, geregelt und überwacht. Ferner gibt es Ökobilanzen von AFRY und Argonne aus den Jahren 2020 und 2021.
Eine aktuelle Studie der Universität Massachusetts wiederum belegt, dass der Süßwasserverbrauch durch Lithium im Salar de Atacama als niedrig zu erachten ist, etwa im Kontrast zur Kupferindustrie, der größte industrielle Nutzer von Süßwasser vor Ort. Die Studie mahnt aber auch, dass das Wassermanagement im Salar de Atacama einer Überarbeitung bedarf. “Die erhebliche Überzuteilung von Wasser in den Teilbecken des Beckens in den letzten Jahrzehnten resultierte hauptsächlich aus Annahmen, die die Nachhaltigkeit der Wasserressourcen überschätzt haben, wie in unserem überarbeiteten Wasserbudget dargestellt. … Darüber hinaus betont unser neues konzeptionelles Rahmenwerk die Notwendigkeit, Entnahmeraten im Kontext der Wasserquellen zu bewerten, da die Reaktionen auf Störungen je nach Entnahmeort sehr unterschiedlich sein können.” Hier gilt es zu beobachten, wie beispielsweise Chile darauf reagiert und im Rahmen der Lizenzvergabe auf Unternehmen wie Albemarle und SQM einwirkt.
Besonders interessant ist es, die Wassermengen für die Gewinnung von Lithium mit der Menge Wasser zu vergleichen, die für ganz gewöhnliche Dinge des Alltags benötigt wird. Der deutsche Forscher Maximilian Fichtner, Direktor am Helmholtz-Institut für elektrochemische Energiespeicherung in Ulm, hat im Jahr 2019 ausgerechnet, dass für das für einen Elektroauto-Akku mit 64 Kilowattstunden Kapazität benötigte Lithium nach den damaligen Berechnungsgrundlagen 3840 Liter Wasser verdunstet werden mussten. Das entspricht Fichtners Angaben zufolge dem Wasserverbrauch für die Produktion von – im Gegensatz zu einem Elektroauto-Akku, der mehr als zwei Jahrzehnte lang genutzt werden kann, recht kurzlebigen Konsumgütern – wie 250 Gramm Rindfleisch, zehn Avocados, 30 Tassen Kaffee oder einer halben Jeans.
Auf dem Weg nach Antofagasta – Besuch des Cerro Dominador
Während unserer Reise sind wir der Lithium-Sole aus dem Salar de Atacama nach Antofagasta gefolgt. Dort wird aus der stark reduzierten Sole schlußendlich das “weiße Gold” gewonnen. In unserem Fall hieß dies 433 Kilometer durch den Norden Chiles fahren. 5 Stunden und 15 Minuten laut Google Maps.
In der Realität dauerte es ein wenig länger, da wir im Solarkraftwerk Cerro Dominador vorbeigeschaut haben, auf dem Gebiet der Kommune María Elena in der Región de Antofagasta im Norden Chiles. Dieses ist fast eine Reise für sich wert, deshalb ein paar Worte dazu.
Blick auf das Solarkraftwerk Cerro Dominador
Mit einer Leistung von 110 Megawatt erzeugt der Solarturm, umgeben von 10.600 Heliostaten mit jeweils 32 Spiegeln, einiges an Energie – in etwa so viel wie mehr als ein Dutzend gängiger Offshore-Windräder. Der Turm des Solarturmkraftwerks ist 243 m hoch und damit der zweithöchste Turm Chiles. Die Heliostate reflektieren Sonnenlicht auf den zentralen Absorber (Receiver), den schwarzen Punkt am oberen Ende des Turms.
Durch die starke Konzentration der Sonneneinstrahlung entstehen an der Spitze des Turms extreme Temperaturen bis zu mehreren tausend Grad Celsius. Diese Hitze wird dort auf Salze übertragen – übrigens gewonnen von SQM im Salar de Atacama –, die ihre Wärmeenergie wiederum in einem Wärmetauscher auf Wasser übertragen und so Dampf erzeugen, der eine Turbine speist, die die kinetische Energie des Dampfes in elektrische Energie umwandelt.
Das Kraftwerk verfügt über ein Speichersystem, mit dem es bis zu 17,5 Stunden lang ohne direkte Sonneneinstrahlung Strom erzeugen kann. So kann eine stabile Stromversorgung fast ohne Unterbrechungen gewährleistet werden, da in dieser Region die Sonnenscheindauer so hoch und auch so intensiv ist wie an kaum einem anderen Ort des Planeten. Das Projekt sichert die Erzeugung von bis zu 950 GWh Strom pro Jahr zu. Zum Zeitpunkt unseres Besuchs vor Ort war die Anlage allerdings leider gerade im Wartungsmodus. Denn das rund eine Milliarde US-Dollar teure Solarturmkraftwerk muss regelmäßig gewartet werden, um die angestrebte Lebenszeit von 30 bis 50 Jahren zu erreichen.
Alleine die insgesamt 339.200 Spiegel müssen alle zwei Wochen von Staub befreit werden. Zwölf Lkw mit entsprechenden Aufbauten sind dafür im Einsatz und fahren Reihe für Reihe die Heliostaten ab. Nur so ist gewährleistet, dass das Kraftwerk effizient funktioniert. Sollte der gewonnene Grünstrom, unter anderem für SQM, nicht reichen, kann man sich auch am Solarpark nebenan mit Photovoltaikmodulen mit 100 MW bedienen.
Antofagasta: Wie aus Lithium-Sole schlussendlich Lithium wird
Sicherheit geht vor, auch in Antofagasta
Bevor wir in den eigentlichen Fertigungsprozess einsteigen, noch ein paar Worte zum Thema Wasser im Allgemeinen im Werk Antofagasta. Die Lithiumraffinerie von SQM in Antofagasta wird größtenteils mit recyceltem Abwasser der Stadt Antofagasta betrieben, das mehr als 70 Prozent des für den Produktionsprozess erforderlichen Wassers liefert. Der restliche Wasserbedarf wird mit zugekauften entsalztem Meerwasser gedeckt. Darüber hinaus hat das Unternehmen eine “Lösungsrückgewinnungsanlage” (eine Art moderner mechanischer Verdampfer) installiert, welches das Wasser aus verbleibenden Lösungen aus dem Prozess zurückgewinnt und damit die Leistung und Wassereffizienz im Prozess verbessert. Nun wieder zurück zum eigentlichen Fertigungsprozess.
Blick auf den Ablaufplan der Fertigung
Im Werk in Antofagasta wird die Sole in eines von sieben Becken entladen. Im Gegensatz zu den Becken in der Salzwüste wird die Sole hier nur maximal eine Woche zwischengelagert. Spätestens dann fließt sie in den eigentlichen Produktionsprozess ein. Hier wird sie zunächst von unerwünschten Restverunreinigungen befreit, vor allem Bor und Magnesium. Beispielsweise wird Natriumcarbonat eingebracht, um Magnesiumbestandteile in der Sole zu festigen, was deren Entfernung ermöglicht. Der Anteil an Magnesium kann hierdurch von 1500 ppm auf 1 ppm reduziert werden. Das entfernte Magnesium ist derzeit noch ein reines Abfallprodukt, wobei SQM sich derzeit damit beschäftigt, hier weitere Geschäftsfelder bzw. Absatzkanäle zu erschließen.
Nach Entfernung der Salze wird Natriumcarbonat bei stabiler, hoher Temperatur eingebracht, um Lithiumcarbonat herzustellen. Dieses wird gewaschen, getrocknet, gesiebt, fein gemahlen und nachbehandelt, um den Reinheitsgrad weiter zu erhöhen und metallische Partikel herauszufiltern.
Derzeit stehen für den Prozess der Lithiumcarbonat-Gewinnung sechs Produktionslinien zur Verfügung, sie stellen pro Tag etwa 500 Tonnen des Materials her. 1996 wurde die erste Produktionslinie in Betrieb genommen. Hinzu kommen vier Produktionslinien für Lithiumhydroxid. Bereits seit 2018 arbeitet SQM verstärkt am Ausbau der Produktionskapazität, und entsprechende Modernisierungen und Upgrades der bestehenden Linien tragen ihren Teil dazu bei. SQM hat laut eigener Aussage eine Kapazitätssteigerung von um die 20 Prozent pro Jahr erreicht. Mittlerweile sei man bei einer jährlichen Produktionsmenge von 180.000 Tonnen angelangt, bis Ende 2026 soll sie auf 240.000 Tonnen im Jahr ansteigen.
Dabei ist es wichtig darauf hinzuweisen, dass für diese Produktionssteigerungen nicht mehr Sole gefördert noch mehr Industriewasser gepumpt werden muss – und damit auch keine zusätzliche Belastungen auf die geschützten Gebiete zukommen. So arbeite SQM derzeit an verschiedenen Prozessschritten, um die bisherige Ausbringungsmenge aus der Sole – aktuell um die 85 Prozent – weiter zu steigern. Dies kann durch optimierte Fertigungsparameter sowie Stabilität von Temperaturen erreicht werden, wie uns im Werk erläutert wurde.
Analog zu steigenden Produktionsmengen verhält es sich mit der Anzahl der Mitarbeiter:innen. Diese ist von 200, im Jahr 2018, auf aktuell 1200 Mitarbeiter:innen angewachsen – bei ca. 20 Prozent Frauenanteil. Ergänzt werden die festen Mitarbeiter:innen um 2000 externe Auftragnehmer:innen im Werk. Ähnlich verhielt es sich mit der Grundfläche des Werks, die von 36 auf über 300 Hektar gewachsen ist. Wobei in Richtung Süden die Lithiumcarbonat- und in Richtung Norden die Lithiumhydroxid-Produktion angesiedelt ist.
Wie aus Lithium-Sole schlussendlich Lithium wird | SQM: Nachhaltigkeit der Lithiumproduktion in Chile
Dem Unternehmen ist es dabei möglich, im gleichen Werk Lithiumcarbonatsalze in Lithiumhydroxidmonohydrat umzuwandeln. Dies geschieht im Verhältnis 1:1. Bevor wir dies vertiefen. Eine kurze Erläuterung zu dem Unterschied zwischen dem einfach Lithiumhydroxid und dem -monohydrat. Lithiumhydroxid als solches kommt in der Natur nicht vor. Man kann es chemisch kaufen, als „Lithium hydroxide anhydrous“ (wasserfrei), muss es dann aber von Luft und Feuchtigkeit isolieren. „Wasserfrei“ wird durch eine vollständige Dehydratisierung von LiOH.H2O erreicht. Chemisch gesehen ist LiOH hygroskopisch, dass heißt, es sucht unaufhörlich nach H2O, bis es die stabilere Form LiOH.H2O bilden kann. Kathoden werden aus Lithiumhydroxid hergestellt. Der Hauptunterschied besteht also in der Anwesenheit von Wasser im Lithiumhydroxid-Monohydrat im Vergleich zum Lithiumhydroxid.
Product-Samples direkt aus der Produktion
Das Lithiumhydroxid ist als weitere Produktstufe des Carbonats anzusehen, zeigt sich in ähnlicher zuckerartiger Struktur. Ferner gilt: Carbonat kann vom Menschen mit bloßer Hand angefasst werden, Hydroxid nicht. Hierfür muss Schutzkleidung im Umgang mit dem Rohstoff getragen werden.
Auf dem Weg zum Kunden
Am Ende landen sowohl Lithiumcarbonat wie auch -hydroxid im Warenausgang des Werkes. Dieser besitzt eine Kapazität von 1700 Tonnen Lagerfläche. Was durchaus auch dem potenziellen täglichen Umschlag in diesem Bereich des Werkes entspricht. In diesem Video, ab Minute 03:40 kann der entsprechende Prozess betrachtet werden.
Salar Futuro – Ausblick auf zukünftige Lithium-Gewinnung
In diesem fünften Teil der Stories of Atacama hast du einen Überblick darüber erhalten, wie Lithium in Chile produziert wird und welche Rolle hierbei Sole als auch industrielles Wasser spielen. Wir hoffen, dass dir diese Einblicke geholfen haben, Vorurteile und teilweise Falschannahmen über die Lithium-Produktion in Chile aus dem Weg zu räumen.
Steuerzentrale in Antofagasta
Dennoch ist auch klar: Stand heute ist noch nicht alles Gold, was glänzt. Potenzial zur Verbesserung im gesamten Prozess ist vorhanden, das räumt auch SQM ein. Im letzten Artikel der Geschichten aus dem Salar de Atacama werfen wir daher einen Blick auf die zukünftige Lithium-Gewinnung durch SQM. Oder, um es mit dem konkreten Projektnamen zu benennen, werden wir den „Salar Futuro“ im Detail betrachten. Dieser Artikel erscheint in Kürze. Bis dahin kannst du dich in unserem Lithium-Hub umfassend über das Thema Lithium informieren.
Solltest du weitere, spezifische Themen und Anregungen haben, mit denen wir uns im Rahmen der Artikelserie auseinandersetzen sollen, dann nutze hierfür gerne die Kommentarfunktion oder das Kontaktformular auf unserer Webseite.
Auf dem Gelände in Antofagasta ist man größtenteils vollelektrisch unterwegs.
Die “Stories of Salar de Atacama” sind mit Unterstützung von Sociedad Química y Minera (SQM) entstanden. Dies hat jedoch keinen Einfluss auf unsere hier geschriebene ehrliche Meinung.
