![\"Lithium\"](\"https:\/\/www.wissenschaft.de\/wp-content\/uploads\/2\/6\/26-05-29-lithium2.jpg\")
<\/a>Das Alkalimetall Lithium ist f\u00fcr Lithium-Ionen-Akkus unverzichtbar \u2013 und damit auch f\u00fcr die Elektromobilit\u00e4t. \u00a9 Just_Super\/ iStockLithiumextraktion ohne Hitze und Abw\u00e4sser<\/p>\nDoch die Extraktion des Lithiums aus den Erzen ist aufwendig und zwei- bis dreimal teurer als die Lithiumgewinnung aus Salzseen. Das Gestein muss daf\u00fcr auf rund 1000 Grad aufgeheizt, mit starken S\u00e4uren behandelt und anschlie\u00dfend neutralisiert werden. Das erfordert viel Energie, erzeugt hohe CO2-Emissionen und hinterl\u00e4sst gro\u00dfe Mengen saurer oder stark basischer Abw\u00e4sser, wie die Forschenden erkl\u00e4ren. Wegen dieses Aufwands wird ein Gro\u00dfteil der lithiumhaltigen Erze bisher in China aufbereitet \u2013 angesichts politischer Konflikte und m\u00f6glicher Engp\u00e4sse wird dies jedoch zum Problem.<\/p>\n
Es gibt jedoch eine L\u00f6sung, wie nun Hunt, Erstautor Benjamin Mowbray vom MIT und ihre Kollegen berichten. Sie haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sich die f\u00fcr Akkus und Co ben\u00f6tigten Lithiumverbindungen ohne gro\u00dfe Hitze und sch\u00e4dliche Abw\u00e4sser aus Spodumen extrahieren lassen. Zudem trennt das Verfahren neben Lithium auch die Rohstoffe Aluminium und Silikat aus dem Erz ab und minimiert den Abraum. \u201eDas Schl\u00fcsselmerkmal unseres Prozesses ist jedoch die Wiedergewinnung der Reaktionsl\u00f6sung und des genutzten Wassers\u201c, betont das Team.<\/p>\n
G\u00e4ngiger Ablauf auf den Kopf gestellt<\/p>\n
Das neue Verfahren funktioniert genau umgekehrt wie die herk\u00f6mmlichen Prozesse: Diese l\u00f6sen gezielt die gew\u00fcnschten Metalle aus dem Silikatger\u00fcst des Spodumens heraus, weil die chemische Bindung zwischen Silizium und Sauerstoff im Silikat schwer aufzubrechen ist. Mowbray und sein Team stellen dies auf den Kopf: \u201eUnser Prozess l\u00f6st die Aluminosilikat-Matrix des Spodumens auf und setzt so Lithium, Aluminium und Silizium in Form fluorierter Salze frei\u201c, erkl\u00e4ren sie.<\/p>\n
M\u00f6glich wird dies durch das Salz Ammoniumhydrogendifluorid (NH4HF2). In w\u00e4ssriger L\u00f6sung kann es schon bei Raumtemperatur die stabilen Bindungen im Silikat aufbrechen und mit den im Erz enthaltenen Metallen reagieren, wie die Forscher erkl\u00e4ren. Das Ergebnis sind die metallhaltigen Fluorsalze Lithiumfluorid (LiF), Ammoniumkryolith (NH4)3AlF6\u00a0und Ammoniumhexafluorsilikat (NH4)2SiF6).\u00a0Diese k\u00f6nnen mit einfachen Mitteln abgeschieden oder direkt durch Filtration isoliert werden.<\/p>\n
Effiziente Rohstoffgewinnung im Kreislaufsystem<\/p>\n
In ersten Tests konnte das Team mehr als 99 Prozent des im Spodumen enthaltenen Lithiums mit diesem Verfahren extrahieren, nach 48 Stunden erreichte ihre Extraktion sogar 100 Prozent \u2013 ohne starkes Erhitzen oder andere aufwendige Prozessschritte. \u201eDas Lithiumfluorid kann dann abfiltriert, durch Rekristallisation gereinigt und mithilfe von schwefliger S\u00e4ure entfluoriert und in Lithiumhydroxid oder Lithiumkarbonat umgewandelt werden\u201c, schreiben Mowbray und sein Team. Diese Lithiumverbindungen sind die Rohstoffe f\u00fcr Lithium-Ionen-Akkus.<\/p>\n
Doch auch weitere wertvolle Rohstoffe gewann das Team aus dem Spodumen: Der Ammoniumkryolith l\u00e4sst sich \u00fcber mehrere Schritte in Aluminiumoxid umwandeln, aus dem Aluminium gewonnen werden kann. Aus dem Ammoniumhexafluorsilikat entsteht in einem weiteren Nebenprozess Siliziumdioxid. \u201eDaf\u00fcr ben\u00f6tigen wir nur Ammoniumfluorid, Salpeters\u00e4ure und Wasser als Zus\u00e4tze\u201c, berichten die Forscher. Wie sie betonen, wird in ihrem Verfahren \u2013 anders als bei starkem Erhitzen \u2013 kein giftiger Fluorwasserstoff aus dem Ammoniumhydrogendifluorid freigesetzt.<\/p>\n
Ein weiterer Vorteil: Das f\u00fcr den Prozess eingesetzte Wasser und Ammoniumhydrogendifluorid k\u00f6nnen nahezu vollst\u00e4ndig wiedergewonnen werden \u2013 es entsteht ein fast geschlossener Kreislauf. \u201eDas erreichen wir, indem die nach der Lithiumextraktion \u00fcbrigbleibende Ammoniumfluoridl\u00f6sung (NH4F) erhitzen und das im Prozessverlauf freigesetzte Ammoniakgas wieder einleiten. Dadurch bildet sich erneut Ammoniumhydrogendifluorid\u201c, schreiben die Forscher. \u201eDiesen Recyclingzyklus haben wir \u00fcber f\u00fcnf Zyklen hinweg demonstriert.\u201c<\/p>\n
\u201eDer energiesparendste und g\u00fcnstigste Weg, Lithium zu gewinnen\u201c<\/p>\n
Die entscheidende Frage ist jedoch, wie viel das Ganze kostet. Ist es gegen\u00fcber den g\u00e4ngigen Verfahren konkurrenzf\u00e4hig? Das haben Mowbray und sein Team in einer technisch-\u00f6konomischen Modellanalyse untersucht. Ihr Ergebnis: \u201eF\u00fcr die Gesamtproduktionskosten kommen wir auf 5160 US-Dollar pro Tonne Lithiumkarbonat-\u00c4quivalent \u2013 das ist halb so viel wie f\u00fcr das g\u00e4ngige Extraktionsverfahren aus Spodumen\u201c, berichten die Forscher. Die Lithiumgewinnung aus Gestein w\u00fcrde dann kaum mehr kosten als aus den Salzseen.<\/p>\n
Wenn man dann noch den Wert der Co-Produkte mit einbezieht, w\u00fcrde dies die Kosten auf rund 3900 US-Dollar pro Tonne Lithiumkarbonat-\u00c4quivalent senken. Das sei 56 Prozent weniger als bei der aktuellen Erzverarbeitung und 20 Prozent weniger als bei der Lithiumgewinnung aus konzentrierten Solen, schreibt das Team. \u201eUnserer Meinung nach ist dies der energiesparendste und g\u00fcnstigste Weg, Lithium zu gewinnen \u2013 nicht nur aus Erz, sondern \u00fcberhaupt\u201c, sagt Seniorautor Yet-Ming Chiang vom MIT.<\/p>\n
Chance f\u00fcr eine Dezentralisierung<\/p>\n
Nach Ansicht der Forscher er\u00f6ffnet ihr Verfahren damit eine echte Chance, die Lithiumgewinnung g\u00fcnstiger und dezentraler zu machen. Das sehen auch die nicht an der Studie beteiligten Chemiker Gang San Lee und Karthish Manthiram vom California Institute of Technology so: \u201eWeil Brenn\u00f6fen f\u00fcr hohe Temperaturen \u00fcberfl\u00fcssig werden, sind keine gro\u00dfskaligen Anlagen mehr n\u00f6tig und die Kosten f\u00fcr die Infrastruktur sinken\u201c, schreiben sie in einem begleitenden Kommentar in \u201eScience\u201c.<\/p>\n
Dadurch k\u00f6nnte man das Spodumen dezentral direkt an den Minen verarbeiten, statt das Roherz per Schiff um die halbe Welt zu transportieren. Auch die Monopolstellung Chinas bei der Verarbeitung von Spodumen lie\u00dfe sich so durchbrechen, weil die Extraktion vor Ort auch bei kleineren Vorkommen lohnend w\u00e4re.<\/p>\n
Quelle: Benjamin Mowbray (Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, USA) et al., Science, 2026; doi: 10.1126\/science.aec4652<\/a><\/p>\n