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Dieser Podcast bietet einen Einstieg in die Themen Nachhaltigkeit, Ressourcenstrategie und Ressourceneffizienz. Er beschreibt außerdem unterschiedliche Materialien, Rohstoffe und Ressourcen entlang ihres Lebensweges vom Bergbau bis zur Deponie. Dabei werden möglichst umfassend die Aspekte Technologie, Ökonomie, Ökologie, Soziales, Politik, Kultur usw. beleuchtet. Nach dem hören wisst ihr besser Bescheid was unsere Welt zusammenhält.

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episode 28: Lithium II


Shownotes Hausmeisterei

T-Shirt Geschenk ist da! 

RC3v2 -> Live Aufnahme

Kasachstan -> Uran -> Uranium Gang -> Spekulationsgruppe

Step 1: China verbannt crypto-mining

Step 2: Miner ziehen nach Khasachstan

Step 3: Verbrauchen Strom, Strompreise ziehen an, dazu noch Lebensmittelpreise und jetzt Energiepreise

Step 4: Wahrscheinlichkeit für Revolution steigt extrem (siehe Yaneer paper von 2011 oder 2014 – der hat den arabischen Frühling erfolgreich vorhergesagt)

https://arxiv.org/pdf/1108.2455.pdf https://static1.squarespace.com/static/5b68a4e4a2772c2a206180a1/t/5bf4629670a6adc17b3408c2/1542742688159/food_book.pdf 

Quelle nicht gesondert geprüft: https://twitter.com/peoplesdispatch/status/1478773537758351364 

News Benchmark Minerals Newsletter 22.12.2021

Rio Tinto Interesse an Lithium mit einem 825-Millionen-Dollar-Deal zum Erwerb des Rincon-Lithium-Sole-Projekts in Argentinien.
Das Geschäft kommt nach den weit verbreiteten Protesten in Serbien gegen Rios geplantes Jadar-Lithiumprojekt in dem Land zustande. Möglicherweise sichert Rio seine Wetten ab, aber so oder so zeigt der Bergbaukonzern, dass er es mit Lithium ernst meint.

Rio setzt auf direkte Lithiumgewinnung in Argentinien für 825 Millionen Dollar

Der anglo-australische Eisenerzförderer erklärte, der Kauf des Salar del Rincón-Projekts in der Provinz Salta von der Private-Equity-Gruppe Sentient Equity Partners zeige sein „Engagement für den Aufbau seines Geschäfts mit Batteriematerialien“.

Das Geschäft ist auch eine Wette auf eine neue Lithiumextraktionstechnologie, die in Rincon erprobt wird und mit der Lithiumkarbonat aus einer Sole mit relativ niedrigen Lithiumkonzentrationen und hohen Verunreinigungen wie Magnesium gewonnen werden kann.

An anderer Stelle vereinbarte Tesla mit dem Bergbauunternehmen Syrah Resources den Kauf von bis zu 10.000 Tonnen Graphitanoden pro Jahr, die von dessen Verarbeitungsanlage in Louisiana geliefert werden sollen.

Diese Vereinbarung ist das erste Anzeichen dafür, dass westliche Automobilhersteller Graphit von außerhalb Chinas beziehen wollen. China dominiert die weltweite Produktion von natürlichem und synthetischem Graphit, was in der Automobilindustrie Besorgnis ausgelöst hat.

Weitere Nachrichten:

CATL hat mit dem Bau seines Natrium-Ionen-Batterieprojekts in Xiamen begonnen, in das 7 Mrd. Rmb (1 Mrd. $) investiert wurden. Der weltgrößte Batteriehersteller erklärte, dass er 2023 mit der industriellen Produktion von Natrium-Ionen-Batterien beginnen wird. CATL nahm auch die erste Phase seiner Lithium-Ionen-Batteriefabrik in Fuding in Betrieb.  

Das australische Unternehmen Pilbara Minerals senkte seine Produktionsprognose für 2022 aufgrund von Verzögerungen bei der Inbetriebnahme, Hochlaufinitiativen und verlängerten Werksabschaltungen“, die durch Arbeitskräftemangel noch verstärkt wurden. Das Unternehmen wird nun zwischen 400.000 und 450.000 Tonnen Spodumen produzieren, während zuvor 460.000 bis 510.000 Tonnen erwartet wurden.

Der chinesische Batteriehersteller Gotion High-Tech gab bekannt, dass er einen Vertrag über die Lieferung von 200 GWh Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien (LFP) ab 2023 an einen großen börsennotierten US-Automobilhersteller unterzeichnet hat, dessen Namen er nicht nannte.

Hinweis

wir haben gesagt, dass es genügend Reserven / Ressourcen gibt

Das ist richtig, aber es ist nicht unbedingt sinnvoll “alles” abzubauen, da der Abbau ja auch Emissionen hat und auswirkungen auf die Bevölkerung usw

Gap wird größer schon jetzt (Grafik Anfang 2021)

​​

Gewinnung & Aufbereitung

3 Hauptquellen:

  • LiCl aus Grundwassser / Geothermie oder Ölquellen
  • Salzseen
  • Spodumen (Pegmatit)

Langezeit Spodumen Abbau der relevanteste 

Im Grunde eine Form des Granit, der im “normalen” Bergbau abgebaut wird

-> Teilweise heute auch noch relevant / wieder relevant, da die Nachfrage hoch

  1. Material wird zerkleinert
  2. Separieren der Li haltigen Minerale durch Flotation oder Gravitationsverfahren
  3. Kalzinieren der Konzentrate
  4. Laugung um Lithiumverbindungen zu erhalten -> Normal Lithiumcarbonat

Salzsolen

-> Verschiedene Prozesse möglich

Direct lithium recovery (DLR)

Electrochemical Lithium Recovery (ELR)

Verdunstung Lime-Soda Methode

Verdunstungsmethode mit die etablierteste aktuell -> Hoher Wasserverbrauch, da verdunstung, daher andere auf dem Vormarsch

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2021/ma/d1ma00216c

Verdunstung Lime-Soda Methode

Langwieriger Verdunstungsprozess unter Zugabe von Natriumcarbonat

Wasser Verdunstet, Lithiumkonzentration erhöht sich 2LiCl + Na2CO3 Li2CO3 + 2 NaCl

Insb in den Wüsten wo Salare liegen recht einfach

Abpumpen der sole in Becken und trocken an der Höhensonne, mehrere Monate

Danach 6%iges Konzentrat

-> Weitere Verarbeitung sehr unterschiedlich, je nachdem welche anderen Salze mit dabei sind und wie hoch der Li Anteil und die Abgebaute Menge am Ende sind

Problem:

Mrd Liter Wasser verdunsten, zwar Salzwasser, aber vermutung, dass hier trotzdem der wasserhaushalt gestört wird

kann ich schlecht bewerten, aber eig nicht so wirklich sinnvoll, da die salare abgeschlossen sein müssen, damit sie sich überhaupt bilden

Antofogasta -> Probleme mit der Landwirtschaft, wasser im Fluss weniger (20 cm), quellen könnten austrocknen

hydrologen sagen auch, dass hier eig keine verbindung der wassersysteme

Trotzdem nicht ganz klar, was passiert wenn sole abgepumpt wird

-> Ist eingriff in die Umwelt, Ökosystem mit einzigartigen Arten

-> Krebse in den Lagunen gehen zurück -> Anden Flamingo geht zurücl / stirbt aus -> Anden Fuchs geht zurück / stirbt aus

Wasserverbrauch trotzdem hoch für weiteres aufreinigen

(circa 7mio liter am tag, aber quelle nicht ganz klar, terra x)

Gewinnung von Metallischen Lithium: Umsetzung mit Salzsäure und Elektrolyse

Li2CO3 +2H3O+ +Cl-2Li+ +Cl- +CO2 +3H2O

Li+ + e-

352° C Elektrolyse

Li

Nebenprodukte / Koppelprodukte zu Lithium könnten cesium, potassium (Kalium), and rubidium sein

wenn viel lithium gefördert wird könnten diese im preis fallen

Aber auch bei der Produktion dieser könnte Lithium gewonnen werden

Pollucite ist das Mineral aus dem primär Cäsium gewonnen wird (lithium-cesium-rubidium mineral)

https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/mcs2021.pdf

So z.B. Granger Kausalität (bzw. nicht keine GC) zwischen Lithium und Kalisalz -> Lithium hat Einfluss auf Kalisalz

Verbessert die Prognose der Kali Preis Zeitreihe gegenüber einer reinen univariaten Zeitreihenprognose mit einem p-Wert von 0,000

Kann ich mir nicht so ganz erklären -> Falls hier wer was näheres weis, gerne Bescheid geben!

Aber keine Kointegration, die aber auch nicht zu erwarten war

https://www.deutsche-rohstoffagentur.de/DE/Gemeinsames/Produkte/Downloads/DERA_Rohstoffinformationen/rohstoffinformationen-17.pdf?__blob=publicationFile

Seit letztem Jahre warnen Produzenten vor zunehmendem Engpass in der Lieferkette

-> Schnäppchen-Jagende EV hersteller setzen Produzenten unter Druck günstig anzubieten

-> Produzenten fehlt Geld für die Expansion der Produktion

-> Weniger Angebot / Engpass

Juli 2020 Mehr Jahrestief von 29.800 Dollar pro Tonne -> Bis April 2021 fast verdreifacht

Albemarle, Chile > zweit größter Produzent in Chile

Sociedad Química y Minera de Chile

Ganfeng Lithium > weltgrößtes Bergbauunternehmen (19 Mrd USD wert)

Cauchari-Olaroz-Lithium-Salzsee-Projekt in Argentinien geplant

-> 40.000 Tonnen Li Produktion pro Jahr geplant, Einheit ist LCE – Lithiumkarbonat-Äquivalent

-> Insgesamt 120.000 Tonnen LI Produktion bisher

600.000 Tonnen geplant -> 400% Wachstum

Trotzdem sehr unterschiedliche Stimmen, wie es weiter geht:

Rohstoff-Rallye / Bullenmarkt erwartet

z.B. Erwartung

-> Reflation-Trade -> Direktes Marktwachstum nach einer Rezesionsphase

https://www.sofi.com/learn/content/what-is-a-reflation-trade/?__cf_chl_jschl_tk__=pmd_g3GfSR2d.v9xAdfyzzijJVFgzndSQoGq36E7nnXPmBI-1633371204-0-gqNtZGzNAjujcnBszQhl -> vgl zu Inflation, wird häufig verwechselt, auch in der Politik(!)

-> Ähnlicher Boom wie im letzten Superzyklus 2000er Jahre rum erwartet -> Damals Einflussgewinn der BRIC Staaten 

https://www.cmcmarkets.com/de-de/nachrichten-und-analysen/lithium-preis-wie-ist-die-aktuelle-lage

Chinas Anteil an den Verarbeitungs und Aufbereitungs Kapazitäten circa 50 – 70% -> Hohe Konzentration!

https://courses.edx.org/assets/courseware/v1/9de329c2f9d7994e8f492cce4c34e903/asset-v1:DelftX+CRAM1x+3T2021+type@asset+block/TheRoleofCriticalMineralsinCleanEnergyTransitions.pdf

In Australien aber z.B. auch abbau aus Gestein -> Dort raus lösen des Lithium mit aggressiven Chemikalien

Koppelförderung bei Geothermieanlagen z.B. in Deutschland im Rhein Graben

Ausfällen mit Manganoxid 

-> Kreislaufführung ist möglich

Verarbeitung & Produktion

3 Hauptquellen:

  • LiCl aus Grundwassser / Geothermie oder Ölquellen
  • Salzseen
  • Spodumen

Weiter oben schon beschrieben,

-> Akku Technik eventuell Justin?

CO2 Emissionen

NIMBY – https://de.wikipedia.org/wiki/Nimby 

https://www.br.de/radio/bayern2/streit-um-infraschall-rechenfehler-und-stimmungsmache-100.html

https://electricitymap.org/

Processing macht den größten Teil der CO2 Emissionen aus

für eine Tonne Lithium unter 5 Tonnen CO2 Emissionen

https://courses.edx.org/assets/courseware/v1/9de329c2f9d7994e8f492cce4c34e903/asset-v1:DelftX+CRAM1x+3T2021+type@asset+block/TheRoleofCriticalMineralsinCleanEnergyTransitions.pdf

Nutzung

Im zweiten Weltkrieg erstmal größerer Einsatz von Schmiermittel mit Li Anteil in der Luftfahrt, da diese hohe Temperaturen aushalten

vorher eig nur Labor Einsatz

Später dann im Atombombenprogramm der Amerikaner -> Gestiegene Nachfrage

Lithium => Tritum

http://www.hiper-laser.org/Resources/d02.jpeg

Mobile elektronische Geräte (Handy, Laptop, usw.)

Elektromobilität

Grafik neu machen!

Nachfrage für Lithium in Lithium-Nickel-Kobalt-Manganoxid dominierten Batterien zwischen 2020 bis 2050 um Faktoren von 18-20 höher

Faktor 17-19 für Kobalt, 

28-31 für Nickel

15-20 für die meisten anderen Materialien

Drastische Ausweitung der Lieferketten für Lithium, Kobalt und Nickel nötig und wahrscheinlich zusätzliche Entdeckung, Exploration und Prospektion und Erschließung von Ressourcen nötig.

Fairer Weise muss man sagen, ist unklar -> Andere Batterie Technologien möglich (meist trotzdem auf Lithium basierend)

Recycling könnte Problem teilweise lösen

Second Use könnte Recycling aber auch verzögern

-> Viele Faktoren

https://www.nature.com/articles/s43246-020-00095-x.pdf

Als Medikament & Medizin

1850 als Medikament gegen Gicht (unwirksam)

1949 erster Test an Meerschweinchen -> ruhiger aber nicht müde -> Vergiftungserscheinungen, aber erst später entdeckt

1952-1954 nach Selbstversuchen Einsatz von Lithiumcarbonat als Medikament bei manisch-depressiven Patienten in Doppelblindstudie -> Beginn der Lithiumtherapie

1990 Studie in den USA, Entdeckung, dass in Regionen mit hoher Lithiumkonzentration im Trinkwasser die Zahl von Straftaten und Suiziden sinkt

Zu hohe Konzentration kann unter Umständen Lebensgefährlich sein -> Klares Monitoring erforderlich

Wirkungsweise als Psychopharmakon noch nicht hinreichend erforscht

2011 möglicher Zusammenhang zwischen Gehalt an Lithium in der Umwelt und höherer Lebenserwartung 

Lithium Ionen Akku

Weitere Infos

Produkt Roadmap Lithium-Ionen Battery 2030 

https://www.isi.fraunhofer.de/content/dam/isi/dokumente/cct/lib/PRM-LIB2030.pdf

https://www.isi.fraunhofer.de/content/dam/isi/dokumente/cct/lib/GRM-LIB.pdf

Was passiert im Akku?

Zelle mit Elektrolyt -> Transport von Ladungsträgern

negative und positive Elektroden und Membran

Eine Metallelektrode mit Schichten aus eingelagerten Lithiumatomen -> positive

z.B. Graphit Elektrode -> negative

Separator trennt die Elektroden, und ist nur für Li Ionen durchlässig

Elektronen fließen durch einen Leiter der zwischen den beiden Elektroden angelegt wird

Beim Laden, “pumpen” der elektronen von der positiven zur negativen Seite

-> Lithium gibt gerne Elektronen ab, wird dadurch zum positiven Ion und wandert durch das Elektrolyt und den Separator zur negativen Seite, nimmt dort Elektron wieder ab und lagert sich z.B. in den Graphit schichten an

Beim Entladen -> Abgabe der elektronen an der negativen Seite, elektronen fließen durch den Leiter von der negativen zur positiven Seite

positive Ionen wandern wieder zur “positiven” Elektrode, da dort jetzt elektronen “warten”

-> Umso mehr aktive Lithium Atome ich im Akku plazieren kann umso mehr Energie kann ich speichern 

Benzin besitzt eine Energiedichte von ca. 9000 Wh pro Liter*

Dichte 0.72 – 0.78 kg/l

Tank 50l => 450.000 Wh und ca. 39 kg Gewicht

Kathodenmaterialien

  • Benzin: 50l und ca. 39 kg
  • LiFePO4: 555 Wh/kg 810 kg würden benötigt um 50l Benzin zu ersetzen 
  • LiNiPO4: 870 Wh/kg 517 kg würden benötigt um 50l Benzin zu ersetzen

http://ncrs.cm.kyushu-u.ac.jp/assets/files/Newsletter/volume_6/en/NL6E-12-14.pdf

Herausforderung: P = UxIxt [VAh = Wh] Funktion EVs

EV-Durchdringung aktuell 3% -> 2025 10% erwartet

https://twitter.com/MockPeter/status/1478692434234204169

In Europa 10,5% in 2020, davon 5,3 Battery only (der Rest Plugin Hybrid)

https://www.statista.com/statistics/625010/electric-vehicle-market-share-in-eu-annual/

Kernfusion & Kerntechnik / Forschung

-> Erbrüten von Tritium aus Lithium-6 in der Reaktorhülle (fusion)

-> einziges Alkalimetall mit stabilem fermionischem Isotop -> Erforschung von ultrakalten fermionischen Quantengasen 

Metall

direkt aus Lithium Carbonat gewonnen

Butyllithium, – starke Base, Einsatz in der synthetischen, organischen Chemie

https://de.wikipedia.org/wiki/Butyllithium#Verwendung

Lithium-Wasserstoff-Verbindungen z.B. 

Lithiumhydrid (LiH) – In der Chemie

https://de.wikipedia.org/wiki/Lithiumhydrid#Verwendung

Lithiumaluminiumhydrid – in der organischen Chemie

https://de.wikipedia.org/wiki/Lithiumaluminiumhydrid#Verwendung

Lithiumamid – in der organischen Chemie

https://de.wikipedia.org/wiki/Lithiumamid

Reagiert direkt mit stickstoff -> Eingesetzt um Stickstoff aus Gasen zu entfernen

Starkes Reduktionsmittel -> z.B. für Hydrierung, Entschwefelung, Desoxidation und Entkohlung im Einsatz

-> Einsatz als Anode in nicht wieder aufladbaren Lithium Batterien

Legierung

-> Insgesamt höhere Zugfestigkeit, Härte, Elastizität

-> Hohe Temperaturbeständigkeit

z.B. Bahnmetall – Bleilegierung mit 0,04% Lithium Anteil -> Gleitlager von Eisenbahnen (Lagermetal)

Magnesium-Lithium-Legierungen – Verbesserte mechanische Eigenschaften & sehr leicht

Aluminium-Lithium-Legierungen – Verbesserte mechanische Eigenschaften & sehr leicht

Glas und Keramik

-> Lange Zeit hauptabnehmer

Pyrex Glas und TV Bildschirme

Pyrexglas (eig Markenname) ist besonder hitze beständig

TV Bildschirme -> Röhrenmonitor


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 2022-01-11  2h16m