Elektromobilität Netzwerk-Plattform PaNaBat: Nachhaltig Batterierohstoffe gewinnen

Nicht nur Elektroautos und E-Bikes benötigen Lithium, auch Smartphones, Laptops oder Werkzeuge. Allerdings ist die Lithiumgewinnung höchst umweltschädlich. Neue Technologien könnten hier einen entscheidenden Fortschritt bringen. Damit will sich das deutsch-chilenische Forschungsprojekt „PaNaBat“ auseinandersetzen.

PaNaBat verfolgt das Ziel, eine langfristige deutsch-chilenische Netzwerkplattform zu etablieren, die Zusammenarbeit in der Forschung, Ausbildung, Technologietransfer und industrielle Kooperation in den Bereichen nachhaltige Batterierohstoffe, Lithiumgewinnung und Batterierecycling stärkt. Zudem trägt das Vorhaben zur Diversifizierung und Regionalisierung der Lieferketten bei und unterstützt so eine breitere internationale Aufstellung beim Export von Lithium und anderen kritischen Rohstoffen für die Batteriezellenproduktion.

Lithiumgewinnung belastet Umwelt

Lithium zählt zu den wichtigsten Rohstoffen für die Batterieindustrie und die Elektromobilität. Mehr als 50 Prozent der weltweiten Lithiumvorkommen liegen in Lateinamerika, vor allem im Lithium-Dreieck Chile, Bolivien und Argentinien. Die Gewinnung erfolgt derzeit überwiegend in der chilenischen Atacama-Wüste mithilfe großer Verdunstungsbecken. Dieses Verfahren kann zu erheblichen Wasserverluste führen und die Umwelt stark belasten – insbesondere in empfindlichen Ökosystemen und in Regionen, in denen Wasserressourcen auch für die lokale Bevölkerung und die Landwirtschaft von Bedeutung sind.

Daher gewinnen neue, nachhaltigere und effizientere Technologien an Bedeutung. Neue Ansätze wie die direkte Lithiumextraktion (DLE) und geschlossene Verdampfungsverfahren werden zum Beispiel von der Universidad Católica del Norte in Chile sowie von verschiedenen Fraunhofer-Instituten in Europa erforscht. Um die mit der steigenden Förderung verbundenen ökologischen Herausforderungen zu adressieren, sind zudem prozessökologische Analysen notwendig, die an die jeweiligen lokalen Bedingungen angepasst sind.

Forschung und Entwicklung etablieren

Das Kooperationsprojekt PaNaBat verfolgt das Ziel, eine enge deutsch-chilenische Zusammenarbeit im Bereich Forschung und Entwicklung für die ressourcen- und energieeffiziente Lithiumgewinnung zu etablieren. Damit soll eine Grundlage für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft im europäischen Batteriemarkt geschaffen werden. Beteiligt sind die chilenische Universidad Católica del Norte mit ihrem Lithium I+D+i Zentrum, Fraunhofer Chile sowie die deutschen Fraunhofer-Institute für Schicht- und Oberflächentechnik IST, für Solare Energiesysteme ISE und für Silicatforschung ISC. Letzteres hat auch die Projektkoordination inne.

Informations- und Vernetzungsplattform

Ein zentrales Element von PaNaBat ist der Aufbau einer Informations- und Vernetzungsplattform, die Kooperationspartner, Unternehmen und Forschungseinrichtungen miteinander verbindet. Bereits in der Aufbauphase werden erste Pilotprojekte gestartet, um die Plattform und ihre Organisationsstruktur zu erproben und weiterzuentwickeln. Später sollen weitere Projekte mit externen Partnern angestoßen werden, um den Austausch und die Zusammenarbeit zu stärken.

Des Weiteren sorgt die Sicherung nachhaltiger Lithiumquellen und die Entwicklung moderner Recyclingverfahren für die Rohstoffunabhängigkeit und Wettbewerbsfähigkeit. Gleichzeitig profitieren chilenische Unternehmen und Forschungseinrichtungen von der Zusammenarbeit, indem sie Zugang zu neuen Technologien und internationalen Märkten erhalten.

Kreislaufwirtschaft im Fokus

Darüber hinaus befasst sich PaNaBat mit der Entwicklung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft für Batteriematerialien wie Lithium, Kobalt, Nickel und Aluminium. Dabei stehen Recyclingverfahren mit geschlossenen Stoffkreisläufen und geringer CO2-Bilanz ebenso im Fokus wie die automatisierte Demontage von Batterien, neue Sortiertechnologien und effiziente Aufbereitungsverfahren. Ziel ist es, die enthaltenen Materialien nicht bis auf die elementare Ebene zurückzugewinnen, sondern möglichst funktionserhaltend aufzubereiten, um sie direkt erneut in der Batterieproduktion einzusetzen. Die strategische Partnerschaft mit Chile ist dabei von besonderer Bedeutung, insbesondere wenn Prozesschemikalien wie Lithiumhydroxid oder Lithiumcarbonat über nachhaltigere neue Verfahren wie DLE hergestellt werden können. Ebenso wichtig sind der Transfer von Know-how sowie die Übertragung und Anpassung von Prozessschritten aus der Bergbau- und Veredelungsindustrie auf das Batterie-Recycling.

Produktionsprozesse verbessern

Die Integration von Lebenszyklusanalyse und Life-Cycle Engineering in die Entwicklung neuer Produkte und Prozesse im Rahmen des Konzepts des Integrated Computational Life Cycle Engineering ermöglicht die Optimierung von Produktionsprozessen bereits in einer frühen Entwicklungsphase. Auf diese Weise lassen sich robuste und nachhaltige Lösungen schneller in die industrielle Anwendung überführen. (se)

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