Lithium ist der wichtigste Rohstoff für E-Auto-Batterien. Doch der Abbau ist teuer, energieintensiv und umweltschädlich. Forscher des MIT haben jetzt ein Verfahren entwickelt, das den Rohstoff mit einer schwachen Säure bei nur 95 Grad Celsius aus Gestein löst und die Kosten auf unter 6.000 US-Dollar pro Tonne drücken könnte. Die Ausgründung Rock Zero plant bereits eine Pilotanlage bis Ende 2026. Was das für den Lithium-Markt bedeutet und wo die Risiken liegen.
Bisher erfolgt der Abbau des gefragten Metalls meist über zwei etablierte Wege. Entweder wird es aufwendig aus Salzseen verdunstet oder in Minen unter hohem Energieeinsatz aus hartem Gestein gewonnen. Das herkömmliche Hard-Rock-Mining erfordert das Erhitzen des Erzes bei extrem hohen Temperaturen und den Einsatz gefährlicher Chemikalien. Diese traditionellen Prozesse benötigen oft riesige Flächen oder belasten die Umwelt stark.
Das neue Verfahren setzt stattdessen auf eine schwache Säure namens Ammoniumfluorid, um die normalerweise reaktionsträgen Silikatmineralien aufzulösen. Diese chemische Verbindung ist unter anderem aus handelsüblichen Pasten zum Ätzen von Glas bekannt.
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Die chemische Reaktion findet bei moderaten Temperaturen von bis zu 95 Grad Celsius in einfachen, gerührten Kunststofftanks statt. Dadurch lässt sich die Entstehung hochgefährlicher Flusssäure komplett vermeiden.
Studienautor Camden Hunt, ehemaliger Projektleiter am MIT Center for Electrification and Decarbonization of Industry, dazu:
Bis 2040 müssen wir die weltweite Lithiumproduktion vervierfachen, was Hunderte neuer Lithiumförderanlagen erfordert. Hartgestein ist reichlich vorhanden; man findet es überall. Aber der Großteil der Hartgesteinsveredelung findet in China statt. Unsere zentrale These lautet: Wenn man einen einfacheren Weg findet, das Gestein aufzubrechen, das Lithium zu gewinnen und Lithiumsalze in Batteriequalität herzustellen, kann man den Lithiummarkt verändern.
Lithium: Was das Niedrigtemperatur-Verfahren so effizient macht
Durch den Verzicht auf das energieintensive Rösten des Erzes in einem Ofen ließen sich die Energiekosten erheblich senken. Zudem würde dieser technologische Ansatz den Ausstoß von Treibhausgasen bei der Produktion potenziell reduzieren. Erz mit zu hohem Eisengehalt durchläuft den Phasenwechsel in traditionellen Öfen nicht korrekt, sondern schmilzt zu einem glasartigen Material. Bei dem neuen Niedrigtemperaturverfahren stellt dieser hohe Eisengehalt jedoch kein Problem dar.
In ersten Laborexperimenten dauerte das Herauslösen des Lithiums aus dem Spodumen-Erz noch einige Tage. Mittlerweile habe das Team diese Zeitspanne auf unter zwölf Stunden verkürzt. Neben dem wertvollen Lithium entstehen bei dem Prozess auch Tonerde für die Aluminiumherstellung sowie zementartiges Siliziumdioxid, das Beton beigemischt werden kann. Die Erfinder sprechen daher von einem ganzheitlichen Ansatz, der alle Bestandteile des Erzes verwertet.
Lithium-Gewinnung für 6.000 US-Dollar pro Tonne
Unter der Annahme, dass das Ammoniumfluorid zu einem hohen Grad recycelt werden kann, schätzen die Forschenden die Kosten für die Extraktion auf unter 6.000 US-Dollar pro Tonne. Damit wäre die Methode im Vergleich zu aktuellen Prozessen im Festgesteinsabbau günstiger und sogar mit der Gewinnung aus Salzseen konkurrenzfähig.
Aktuell bewältigen die Testtanks im Labor in Cambridge eine Menge von drei Kilogramm pro Durchgang. Das junge Unternehmen plant bereits den Bau einer ersten Pilotanlage bis Ende 2026, um im Jahr 2027 mit dem Testbetrieb zu starten.
Allerdings müsse sich das neue Verfahren in einem volatilen Marktumfeld mit starken Preisschwankungen und etablierten Großkonzernen behaupten. Nach einem Höchststand im Jahr 2022 und Tiefständen Ende 2024 verzeichnet der Markt seit Anfang 2026 einen langsamen Anstieg. Zudem könnten technologische Alternativen wie lithiumfreie Natrium-Ionen-Batterien die Marktnavigation erschweren. Langfristig hoffe das Team von Rock Zero jedoch, die Methode auf andere Silikatmineralien der Erdkruste auszuweiten.
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