– In Zusammenarbeit mit Sociedad Química y Minera (SQM) // Veröffentlicht am 01.06.2024 –
Trotz der Tatsache, dass der in Medien oft proklamierte hohe Wasserverbrauch im Salar de Atacama in Chile beim Abbau von Lithium in der Realität geringer ausfällt, ist hier noch Potenzial zur Verbesserung vorhanden. Ohne Frage.
Für Elektroauto-News waren wir Ende Januar, Anfang Februar 2024 in der Salzwüste im Norden Chiles knapp eine Woche vor Ort und haben uns selbst auf die Suche nach Erkenntnissen begeben. Die Sociedad Química y Minera (SQM), die uns auf unserer Reise begleitet hat, ließ uns auf die Gewinnung und Verarbeitung von Lithium sowie das Leben und Arbeiten im Umfeld des Salar de Atacama blicken.
Im Detail haben wir zuletzt den Fokus auf das Thema Wasser gelegt, da bereits im Vorfeld klar war, dass dies eine wichtige Frage in Bezug auf den dortigen Lithium-Abbau ist. Unserer Einschätzung nach dürfte es uns gut gelungen sein, ein realistisches Bild der Lage vor Ort zu zeichnen. Allerdings haben wir den Blick nicht nur auf den aktuellen Status Quo gerichtet, sondern denken auch in Richtung Zukunft des Salar de Atacama.
Eben diesen Ausblick, wohin die Reise geht und wie sich SQM für eine dauerhafte Nachhaltigkeit in Chile aufstellt, wollen wir nachfolgend gemeinsam betrachten. Im Fokus steht hierbei das Projekt “Salar Futuro”.
Ricardo Ramos Rodríguez, seit 2019 CEO von SQM, offenbarte im Oktober 2020 den “Sustainable Development Plan” seines Unternehmens. Dieser beinhaltet konkrete Ziele, um die Nachhaltigkeit eigener Prozesse zu steigern und mögliche Umweltrisiken des eigenen Wirtschaftens zu minimieren. Dabei bezieht sich Rodríguez nicht nur auf die Gewinnung von Lithium im Salar de Atacama, sondern auf sämtliche Geschäftsbereiche, in denen das Unternehmen aktiv ist. Für unsere Betrachtung richten wir jedoch den Fokus auf die Verbesserung der Nachhaltigkeit der Lithium-Produktion an sich, die unter dem Projektnamen Salar Futuro im Unternehmen geführt wird.
Ziel des Projekts Salar Futuro ist es, aufbauend auf 30 Jahren Erfahrung und Wissensaneignung in der Lithiumproduktion im Salar de Atacama, durch innovative Ansätze und technologische Entwicklung die Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit des Betriebs weiter zu stärken und dadurch einen entscheidenden Beitrag zur Elektromobilität weiterhin auch zur Eindämmung des Klimawandels beizutragen.
Wie SQM gegenüber Elektroauto-News.net (EAN) ausführt, erfolgen die Investments in den Salar Futuro zusätzlich zu den Investitionen in Forschung und Entwicklung, die das Unternehmen in den letzten Jahren getätigt hat. Es sind bereits Pilotprojekte und fortgeschrittene wissenschaftliche Studien im Gange, die die Lebensfähigkeit und den Umweltschutz des Salar de Atacama garantieren sollen, wie uns gegenüber ausgeführt wurde und wir in den nachfolgenden Punkten auch vertiefen werden.
“Wir glauben, dass das ‚Salar Futuro‘-Projekt, wenn es umgesetzt wird, sicherstellt, dass Lithiumprodukte aus dem Salar de Atacama auf die nachhaltigste Art und Weise produziert werden, und dass es neue Standards für die Lithiumindustrie und die Bergbauindustrie im Allgemeinen setzen wird.”
Drei übergeordnete Prinzipien stehen auf der Agenda des “Sustainable Development Plan” von SQM, die Berührungspunkte mit der Produktion im Salar de Atacama und in Antofagasta aufweisen, ergänzt um “kleinere” Maßnahmen, die ebenfalls verfolgt werden sollen. Diese sind:
Nachfolgend möchten wir im Detail auf diese eingehen, die Reduktion von Sole- und Industriewasserverbrauch haben wir hierzu in einem Punkt zusammengeführt. In diesem Zusammenhang erneut der Hinweis auf den Artikel “Von Sole zu Lithium”, da dieser die entsprechende Grundlagen-Betrachtung bietet, um das Ganze ein wenig leichter einzuordnen.
SQM hat sich im Rahmen seines Nachhaltigkeitsplans das Ziel gesetzt, den Verbrauch von Industriewasser zu senken. Bis 2030 will das Unternehmen 40 Prozent weniger verbrauchen als in der Umweltgenehmigung festgelegt und bis 2040 eine Reduktion von 65 Prozent erreichen. Außerdem soll dank Prozessoptimierungen und innovativer Technologien für die Lithium-Gewinnung auch die Soleförderung bis 2028 um 50 Prozent reduziert werden.
In diesem Zusammenhang sei hervorzuheben, dass das 40 prozentige-Ziel im Bereich Industriewasser bereits erreicht wurde und SQM seit vier Jahren 50 Prozent unter der von der Umweltbehörde autorisierten Extraktionsmenge Wasser produziert. SQM brachte es 2023 auf ca. 115 Liter pro Sekunde, anstatt der von der Umweltbehörde autorisierten 240 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. Die Entwicklung der Wasserentnahme in den vergangenen Jahren sah folgendermaßen aus:
Stand 27.05.2024 liegt der aktuelle Verbrauch bei 110 Liter pro Sekunde. Man nähert sich somit dem anvisierten Ziel einer optimalen Wassereffizienz, was auch aus der Detail-Betrachtung im letzten Kapitel der Stories of Salar de Atacama hervorgeht.
SQM konnte die seine Produktionskapazitäten seit 2018 um einen Faktor von vier erweitern, bei gleichzeitiger Reduzierung der Sole-Entnahme. So hat das Unternehmen auch in diesem Bereich bereits eine Reduktion von 30 Prozent erreicht, gemessen an der laut Umweltgenehmigung autorisierten Extraktionsrate. Erzielt wurde dieser Fortschritt beispielsweise durch SQMs Leadershipstragie und Investitionen in effizientere Produktionsprozesse, die Neuverteilung der Lithium-Becken als auch durch den Ausbau neuer Produktionslinien und eine Neuausrichtung der nachgelagerten Produktionsschritte in Antofagasta. In den kommenden Jahren vorgesehene effizientere Produktionsmethoden sollen den Soleverbrauch weiter reduzieren bei steigender Gewinnungsmenge von Lithium. Hierfür habe das Unternehmen bereits entsprechend investiert und werde dies weiterhin machen, wie uns SQM erklärte. Die Investitionen liegen demnach bei etwa 40 Millionen US-Dollar (ca. 36,8 Mio. Euro) für die erste Phase (andauernd) und 65 Millionen US-Dollar (ca. 59,9 Mio. Euro) für die zweite Phase.
Im September 2022 legte SQM eine nachgeschärfte Version des “Sustainable Development Plan” nach, die diesen Plan durch eine Innovations-Roadmap für eine wasserneutrale Lithiumproduktion erweitert, die aus signifikanten Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen und umfangreichen Studien zu Lithiumtechnologien hervorgegangen ist.
Relevantester Baustein des verbesserten Plans für eine nachhaltige Entwicklung bei SQM ist der Einsatz einer fortgeschrittenen Verdunstungstechnologie – im Englischen als Advanced Evaporation Technologies (AET) bezeichnet –, die mit der direkten Lithiumextraktion (DLE) kombiniert werden soll. Zuvor jedoch ein paar Worte zur fortgeschrittenen Verdunstungstechnologie:
Wie beispielsweise Veoliawatertech.com ausführt, führt der Einsatz von AET dazu, dass durch die Verringerung des Drucks in einer Verdampfungskammer das Sieden und Verdampfen von Sole bei wesentlich niedrigeren Temperaturen stattfinden kann. Sprich: Sole verdampft schneller und führt somit zu einem schnelleren Prozessdurchlauf. Aus den Geräten selbst treten drei Ausgangsströme aus, die sich in reines Wasser, kristallisiertes Kaliumchlorid und in Sole mit stärker konzentriertem Lithium-Anteil aufteilen. Diese lithiumhaltige Sole fließt dann direkt in den nächsten Prozessschritt der direkten Lithiumextraktion (DLE) ein.
Darcy Partners, Beratungsunternehmen im Energieumfeld, beschäftigt sich mit verschiedenen Technologien und Technologieansätzen und hat eine recht schlüssige Erläuterung der DLE-Technologie veröffentlicht. Laut Darcy setzt DLE auf mehrere chemische Prozesse, die eine schnellere Lithiumgewinnung ermöglichen. Hierbei muss man anmerken, dass die drei DLE-Hauptmethoden recht komplex sind, weshalb wir diese mit Analogien aus dem Alltag beschreiben wollen.
Für alle drei Methoden gilt: Lithium ist wie eine Nadel in einem Heuhaufen, und DLE kann dabei helfen, diese Nadel effizienter zu finden, mit dem Potentzial, die Ressourcenausbeute zu erhöhen (dass heißt die Fähigkeit, mehr Lithiumeinheiten aus er Sole zu gewinnen). Es ist wichtig, daran zu erinnern, dass der Verdampfungsprozess im Wesentlichen ein natürlicher Prozess ist, bei dem ein Teil des Lithiums schwieriger zu gewinnen ist. Die DLE-Technologien lassen sich grob in die folgenden Ansätze einteilen:
Es werden spezielle Materialien verwendet, die wie ein Magnet wirken, um nur das Lithium aus der Sole anzuziehen und festzuhalten. Nachdem das Lithium "aufgesammelt" wurde, wird es vom Magnet “abgewaschen”, um es in reiner Form zu bekommen.
Hierbei werden unerwünschte Teilchen im Wasser gegen Lithiumteilchen ausgetauscht. Fast so, als würde man in einem Obstteller schlechte Äpfel gegen gute austauschen, um am Ende mehr gute Äpfel (Lithium) zu haben.
Bei dieser Methode werden spezielle Chemikalien verwendet, um das Lithium aus der Sole zu lösen und zu sammeln. Diesen Ansatz könnte man Angeln mit einem speziellen Köder gleichsetzen, der Lithium "fängt".
Die Membranfiltration ist die vierte Kategorie. Auch eine Kombination der einzelnen Technologien ist möglich.
Die meisten DLE-Technologien verbrauchen in der Regel mehr Frischwasser und Energie als das traditionelle Verdunstungssystem über Becken. Der Grund dafür ist, dass man hier nicht die Sonneneinstrahlung nutzt, um die Sole durch Verdunstung zu konzentrieren. Die Elemente, die das Lithium selektiv „einfangen“, müssen das Lithium nach der selektiven Extraktion wieder freigeben. Dazu benötigt man in der Regel ein „Strippmittel“, z. B. Wasser, um das Lithium auszuwaschen, oder eine Säure, um das eingeschlossene Lithium freizugeben
Es ist wichtig zu beachten, dass das Versprechen der DLE, den Netto-Soleverbrauch zu reduzieren, weitgehend auf der Möglichkeit beruht, die verbrauchte (lithiumfreie) Sole zu reinjizieren/wieder einzuspeisen. Hier gibt es jedoch noch große Herausforderungen, da die Reinjektion der Sole die Lithiumkonzentration der Ressource verringern könnte (Verdünnungseffekt), und außerdem sollte darauf geachtet werden, dass die Reinjektion die geologische Struktur im Untergrund nicht verändert.
Wie uns SQM mitteilte, habe das Unternehmen in der Vergangenheit verschiedene Optionen im Kontext des Salar de Atacama evaluiert und bewerte sie weiterhin aktiv, um diese in Zukunft ggf. als Teil einer holistischen Lösung zu nutzen. DLE wird also als potenzielle, ergänzende Technologie angesehen. Hiefür hat SQM über 40 verschiedenen Technologien analysiert und vier Technologien in einem eigens erbauten Pilotcenter im Salar de Atacama getestet, wobei sich vor allem ein Ansatz als vielversprechend erwies. So hat SQM im November 2023 eine zwanzig prozentige Beteiligung an dem französischen Unternehmen Adionics abgeschlossen. Ein Meilenstein in der Zusammenarbeit zwischen SQM und Adionics wurde im Februar 2024 erreicht, als Adionics mit seiner auf dem Gelände von SQM in Chile installierten Pilotanlage erfolgreich 1500 Stunden Lithiumextraktionstests aus Sole abschloss.
Unabhängig davon, welcher Ansatz zum Tragen kommt, werden aus dem DLE-Prozess zwei Ausgangsströme gewonnen: konzentrierte Lithiumchloridlösungen mit einem niedrigen Kontaminationsniveau, die zu den Lithiumkarbonat- und -hydroxidproduktionsanlagen in der Nähe der Stadt Antofagasta gefahren werden. Und Sole mit einer niedrigen Konzentration an Lithium und Kalium, die wieder in den Salar eingebracht wird.
In Antofagasta will SQM zudem eine Reihe technologische Verbesserungen in den Lithiumkarbonat- und Lithiumhydroxidproduktionsanlagen vornehmen, um die Produktionsausbeute um etwa fünf Prozent zu steigern.
Vor Ort hat uns ein SQM-Sprecher versichert, dass SQM die Dimensionen der Anwendung fortgeschrittener Verdunstungs- und DLE-Technologien sorgfältig beobachtet. SQM geht davon aus, mit diesen Technologien einen Hebel gefunden zu haben, um die Produktion effizienter zu gestalten. Etwaige Auswirkungen auf die Umwelt werden demnach durch technische und prozessuale Studien und Analysen betrachtet, um sicherzustellen, dass diese nicht negativ behaftet sind.
Im aktuelleren Plan für eine nachhaltige Entwicklung des Salar de Atacama bringt SQM auch die Vision der Nutzung von Meerwasser mit ein. In diesem Ansatz wird Meerwasser über eine Entsalzungsanlage aufbereitet und gibt am Ende des Prozesses Süßwasser sowie Wasser mit hohem Salzgehalt aus. Anders als bei vielen Meerwasserprojekten ist es in Chile möglich, dass SQM das Wasser mit hohem Salzgehalt anderen Produktionsprozessen außerhalb des Salar de Atacama zuführen kann. Das salzhaltige Wasser müsste somit nicht ins Meer zurückgeführt werden, wodurch der gesamte Prozess erhebliche ökologische und ökologische Vorteile mit sich bringt.
Das Süßwasser würde zum Salar de Atacama gefördert werden und einem Volumen entsprechen, das dem gesamten Wasserverbrauch ähnelt, der direkt und indirekt im Produktionsprozess benötigt wird. SQM hat mit der notwendigen Ingenieursarbeit begonnen, die eine genauere Schätzung der zu investierenden Ressourcen und der Dimensionen der erforderlichen Ausrüstung ermöglichen soll. Prinzipiell sollen, so eine erste Analyse, die Investitionen bei nahezu 1,5 Milliarden US-Dollar (ca. 1,3 Mrd. Euro) liegen.
Zu diesen Investitionen kommt hinzu, dass die neuen Technologien einen hohen Stromverbrauch erfordern. Zu diesem Zweck wäre es notwendig, ein großes Solarstromprojekt – analog dem Cerro Dominador mit thermischer Speicherung – in Betracht zu ziehen, um den CO₂-Fußabdruck der Lithiumproduktion weiter zu reduzieren.
Die angenommenen Investitionen könnten sich entsprechend auf die Gesamtproduktionskosten auswirken. Gleichzeitig würde der Einsatz neuer Technologien und Verbesserungen in den Prozessen aber auch zu Steigerungen der globalen Produktion führen, die diese Kostensteigerungen teilweise ausgleichen sollten. Hierdurch ist es SQM eigenen Schätzungen zufolge möglich, eine Gesamtproduktion zwischen 220.000 und 250.000 Tonnen Lithiumkarbonatäquivalent pro Jahr zu erreichen, ohne mehr Sole beziehungsweise Industriewasser zu verwenden. 2023 wurden 165.500 Tonnen gefertigt.
SQM verpflichtet sich mit dem Nachhaltigkeitsplan, den eigenen CO₂-Fußabdruck deutlich zu senken. Bis zum Jahr 2040 will SQM bei allen seinen gefertigten Produkten und bis 2030 bei Lithium-, Kaliumchlorid- und Jodprodukten klimaneutral sein. Daran anschließend hat sich SQM der globalen UN-Initiative „Race to Zero“ angeschlossen, womit das Engagement bestärkt und mit entsprechenden Maßnahmen untermauert wird. Die geschätzten Investitionen, die erforderlich sind, um diese Ziele zu erreichen, belaufen sich auf etwa 100 Millionen US-Dollar (ca. 92,2 Mio. Euro), wie aus entsprechender Mitteilung des Unternehmens hervorgeht.
Hinsichtlich der Details, wie man dies erreichen möchte, hat sich das Unternehmen gegenüber EAN geäußert, dass der Verbrauch von Soda-Asche der Hauptfaktor für den CO₂-Fußabdruck von Lithiumkarbonat ist und man diesen entsprechend reduzieren möchte. Ferner müssen viele kleine Reduzierungen erreicht werden. Ein Beispiel sei die Pilot-Elektrobergbauflotte, ein anderes der Wechsel zu Ökostromverträgen.
Wie SQM uns gegenüber vor Ort ausführte und teilweise aufzeigen konnte, engagiert sich das Unternehmen stark in Initiativen zur Reduzierung von Abfall, die über die Grenzen eigener Betriebstätigkeiten hinausgehen. Möglich wird dies unter anderem, da SQM auch seine Zulieferer und Dienstleister entsprechend in die Verpflichtung nimmt und bei diesen ebenfalls auf Fortschritte hinwirkt.
Weiterhin arbeitet SQM mit lokalen Universitäten zusammen und im Jahr 2022 hat das Unternehmen einen Corporate Venture Capital Fund für das Lithiumgeschäft von SQM aufgelegt, um neue lithiumbezogene Technologien und Innovationen zu unterstützen. Das Programm legt den Schwerpunkt auf die Bereiche Lithium, Recycling, Wasser und Elektromobilität. Der Fonds investiert durchschnittlich 3 Mio. US-Dollar plus Folgeinvestitionen in Unternehmen auf der ganzen Welt und betreibt außerdem ein Accelerator Programm in Antofagasta, Chile, für Start-ups in denselben Bereichen, die sich in einem früheren Stadium befinden.
Der CEO von SQM, Ricardo Ramos Rodríguez, sagte bei der Vorstellung des “Sustainable Development Plan” im Oktober 2020, dass die darin festgehaltenen Nachhaltigkeitsverpflichtungen des Unternehmens aus einer tiefen Überzeugung freiwillig eingegangen werden. Dies sei damit begründet, dass das eigene Geschäftsmodell auf langfristigen Investitionen basiere, die einen respektvollen Umgang mit Gemeinschaften, der Umwelt und der Gesellschaft fördern sollen. Bei all dem sei SQM überzeugt, dass Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit Hand in Hand gehen können. Oder wie SQM in genannter Mitteilung selbst schreibt: “Ein wirksames Umweltmanagement und die Berücksichtigung, der Respekt und die Unterstützung der Gemeinschaften, zu denen wir gehören, sind Elemente, die unsere Wettbewerbsfähigkeit langfristig verbessern”.
Wie es jeder Reise innewohnt, hat auch diese Reise mit SQM in den Salar de Atacama, zur Quelle des weißen Goldes der Elektromobilität, irgendwann ein Ende. Für unsere Berichtserstattung ist dies somit ebenfalls der Fall. Für den Salar Futuro von SQM allerdings nicht. Hier befindet man sich zwar noch recht am Anfang, aber zumindest schon auf dem Weg.
In diesem sechsten Teil der Stories of Atacama hast du einen Überblick auf die Lithium-Gewinnung der Zukunft in der Salzwüste im Norden Chiles erhalten. Wir hoffen, dass dir diese Einblicke geholfen haben, Vorurteile und teilweise Falschannahmen über die Lithium-Produktion in Chile aus dem Weg zu räumen.
Möchtest du dich umfassend über das Thema Lithium informieren, dann schau in unserem Expertenhub vorbei und erfahre mehr darüber. Wahlweise in der mehrteiligen Geschichte aus dem Salar de Atacama oder aus anderen Wissensartikeln der EAN-Redaktion, die dort verlinkt sind. Solltest du weitere, spezifische Themen und Anregungen haben, mit denen wir uns im Rahmen der Betrachtung von Lithium in der Welt der E-Mobilität auseinandersetzen sollen, dann nutze hierfür gerne die Kommentarfunktion oder das Kontaktformular auf unserer Webseite.
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.
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