Ökobilanzierung von Lithium.

Die Lebenszyklusanalyse (Life Cycle Assessment, LCA) ist ein Instrument aus dem Umweltmanagement. Damit lasssen sich die durch einen Prozess oder ein Produkt während seines gesamten Lebenszyklus verursachten Umweltauswirkungen objektiv, methodisch, systematisch und wissenschaftlich analysieren.

Die LCA ist ein Werkzeug zum Vergleich und nicht zur absoluten Bewertung. Sie hilft Entscheidern bei der Überprüfung der wichtigsten Umweltauswirkungen. Da es sich bei der LCA um eine datenintensive Methode handelt, ist die Verfügbarkeit adäquater und zuverlässiger Informationen eine grundlegende Voraussetzung. Aus diesem Grund wurden international mehrere Datenbanken entwickelt, wie z. B. GaBi, ecoinvent oder IBO.

Den Grundprinzipien der LCA folgend, basieren die Berechnungen auf den ISO-Normen 14040, 14044 oder 14067 und der Produktnorm PAS 2050. Darüber hinaus gelten das Treibhausgasprotokoll des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) und die Empfehlungen zur Berechnung der Emissionen nach ihrem Treibhauspotenzial.

Abb. 1: Phasen eines LCA. Von der Internationalen Organisation für Normung (2006) Umweltmanagement – LCA – Grundsätze und Rahmen ISO 14040. Genf: ISO.

LCA-Rahmen

Die für die Analyse notwendigen Schritte sind:

● Cradle to Gate: betrachtet die Aktivitäten von der Gewinnung und Aufbereitung der Rohstoffe bis zum Produktionsprozess des Unternehmens

● Gate to Grave: betrachtet den Produktionsprozess des Unternehmens bis zur Entsorgung der Abfälle, die das Produkt erzeugt

● Cradle to Grave: analysiert von der Aufbereitung der Rohstoffe bis zur Entsorgung der Abfälle durch Recycling oder Alternativen

● Cradle to Cradle: untersucht den kompletten Lebenszyklus des Produkts. Er reicht von der Aufbereitung der Rohstoffe bis zur Wiedereinführung des Produkts in denselben oder in einen anderen Produktionsprozess, nachdem es nicht mehr verwendet wird.

LCA für Lithiumkarbonat:

Die Werte für Lithiumkarbonat unterscheiden sich von Datenbank zu Datenbank::
Cradle-to-grave-Datensätze

Datenbank Tonne CO2/Tonne Li2CO3
Ecoinvent 3.1 2
GREET 2016 3,3

LCA für Lithiumhydroxid:

LiOH-H2O wird auf unterschiedliche Art, von verschiedenen Unternehmen aus unterschiedlichen natürlichen Rohstoffen hergestellt. Das bedeutet, dass es keine einheitliche Intensität der Produktion von LiOH-H2O CO2(?) gibt, sondern zahlreiche Unternehmen eine Vielzahl von LiOH-H2O Produkten anbieten. Minviro erstellte eine LCA für Lithiumhydroxid aus diversen Prozessen.

Ergebnisse

Aus Sole produziertes LiOH-H2O hat derzeit den marktweit niedrigsten CO2-Emissionswert.

Demgegenüber kommt chinesisches Spodumenkonzentrat auf den höchsten CO2-Ausstoss.

Lithium-Lebenszyklus

SQM setzt sich für die Umwelt ein und arbeitet an Produktionsprozessen nach strengen nationalen und internationalen Standards. Aus diesem Grund besteht eine der wichtigsten Maßnahmen des Betriebs darin, die Auswirkungen der Lithiumproduktion des Unternehmens auf die Umwelt und Gemeinden zu messen. Es handelt sich dabei um die Lebenszyklusanalyse, ein Instrument des Umweltmanagements, das objektiv, methodisch, systematisch und wissenschaftlich die Umweltauswirkungen analysiert, die durch einen Prozess oder ein Produkt während des gesamten Lebenszyklus entstehen.

Ein wichtiger Faktor, der gemessen wird, ist der CO2-Fußabdruck eines Unternehmens und seiner Produkte. Im Fall von Lithium wird der LCA-Prozess nach den strikten, anspruchsvollen und anerkannten internationalen Normen ISO 14040 und 14044 gemessen. Gegenwärtig erfasst SQM die drei Messgrößen Energie- und Wasserverbrauch sowie CO2-Ausstoß. Es handelt sich hierbei um eine Bilanz von AFRY, deren Ergebnisse dazu führen, verschiedene Prozesse in den Betriebsabläufen bei SQM weiterzuentwickeln und diese dann ggf. verschiedenen Interessensgruppen mitzuteilen.Für die Berechnungen dieser Bilanz wurden ebenfalls die LCA-Normen ISO 14040 und 14044 angewendet.

Die Bilanz liefert eine Dokumentation, mit der sich die CO2-Emissionen sowie Energie- und Wasserverbrauch definieren lassen. Damit können die Emissionen des Betriebs und der Lebenszyklus des Produkts immer auf dem aktuellen Stand gehalten und kontrolliert werden. Mit dieser Methode lässt sich der Emissionsanteil der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien und Kathodenmaterialien berechnen. Ein weiterer Vorteil ist das Ansehen, da es sich um ein US-amerikanisches Institut handelt.(IST DAS WIRKLICH EIN VORTEIL??) Es ist dem Energieministerium unterstellt, was den Informationen aus den Studien Nachdruck und Glaubwürdigkeit(IST DAS SO??) verleiht.

ENERGIEVERBRAUCH

Das Lithiumproduktion von SQM weist im Vergleich zur der auf Basis von Spodumen den niedrigsten Energieverbrauch auf. Im Jahr 2018 stammten die weltweiten Lithiumprodukte in etwa je zu Hälfte aus Spodumen und aus Sole, wie bei SQM. SQM hat daher einen geringen Energieverbrauch.

Nach der von AFRY für SQM erstellten Lithium-Lebenszyklusanalyse ist der Wasserfußabdruck bei der Produktion aus Sole erheblich geringer als bei der Produktion aus australischem Hartgestein (Spodumen) in China. So benötigt SQM für den gesamten Prozess etwa 22,5 Liter Wasser pro Kilogramm Lithiumkarbonat, wenn der Wasserverbrauch der Zulieferprodukte (gate-to-gate) nicht berücksichtigt wird. In der Ökobilanz wurde der Wasserverbrauch von SQM (cradle-to-customer) nach ISO 14040 und 14044 berechnet.

Im Jahr 2018 wurden Lithiumkarbonat und Lithiumhydroxid zu etwa gleichen Teilen aus Sole bzw. Spodumen hergestellt. Nach unserer Schätzung stammen jedoch nur ein Drittel der gesamten CO2-Emissionen aus der Lithiumproduktion aus Sole, wie bei SQM. Das bedeutet, dass das Lithium von SQM einen der niedrigsten CO2-Fußabdrücke der Welt hat.

* AFRY SQM-Bilanz (Weltdaten 2018). Der Vergleich wurde mit australischem Spodumen durchgeführt, das in China verarbeitet wurde.

* LCA: Basierend auf SQM-Informationen.

Quellen:

https://www.sqmlithium.com

https://www.gabi-software.com/fileadmin/Documents/GaBi_Modelling_Principles_2018.pdf

Takano A, Winter S, Hughes M, Linkosalmi L, Comparison of life cycle assessment databases: A case study on building assessment, Building and Environment (2014), doi: 10.1016/j.buildenv.2014.04.025.

The Life Cycle Energy Consumption and Greenhouse Gas Emissions from Lithium-Ion Batteries – A Study with Focus on Current Technology and Batteries for Light-duty Vehicles

IVL Swedish Environmental Research Institute 2017

Grant A, Deak D, Pell R. The CO2 Impact of the 2020s Battery Quality Lithium Hydroxide Supply Chain. Minviro, Januar 2020