Was?

Was ist Lithium?

Der Astronom Carl Sagan hat einst gesagt, dass “wir aus Sternenstaub gemacht sind“.

In diesem riesigen Atomofen befanden sich drei Schlüsselelemente, von denen das erste nach dem Urknall geboren wurde: Spuren einer schwereren Version von Wasserstoff, Deuterium genannt, eine leichtere Heliumart und eine kleine Menge Lithium.

Wissenschaftlichen Entdeckungen zufolge ist Lithium heute auf der Oberfläche von jungen Sternen und Meteoriten im Sonnensystem reichlich vorhanden. Auf der Erde konzentrieren sich die Lithiumreserven zu 85% auf das chilenische, bolivianische und argentinische Territorium.

Es ist ein alkalisches chemisches Element, ähnlich wie Natrium, metallisch, hochreaktiv, das in der Natur nicht in freiem Zustand vorkommt. Um in der pharmazeutischen Industrie oder in der Elektromobilität eingesetzt zu werden, muss es in einem komplexen Prozess, der den neuesten Stand der Technik erfordert, behandelt werden. Genau das tut SQM im Salar de Atacama in Chile.

Obwohl es sehr leicht ist, ist Lithium – mit dem Symbol Li und der Ordnungszahl 3 – ein ausgezeichneter Wärme- und Elektrizitätsleiter. Lithium kommt hauptsächlich in natürlichen Solequellen, Pegmatiten, Ölquellen, geothermischen Feldern und Meerwasser vor.

Was?

Bedeutung von Lithium

Wenn Sie eine Brille tragen, über Keramikfliese gehen oder einen Computer starten, interagieren Sie mit Produkten, bei deren Herstellung Lithium verwendet wird.

Da es eines der Metalle mit der höchsten Energiedichte ist, ist es ein Material, das im technologischen Bereich weit verbreitet ist.

Aufgrund seines elektrochemischen Potenzials ist es ideal für die Anode – den positiven Pol – von elektrischen Batterien; es ist auch sehr wichtig für pharmazeutische Unternehmen und für industrielle Anwendungen.

Reserven

52% der weltweiten Lithiumvorkommen befinden sich in Chile, insbesondere im Salar de Atacama. SQM ist eines der führenden Unternehmen bei der nachhaltigen Gewinnung und Kommerzialisierung.

Bis 2025 werden weltweit etwa 800.000 Tonnen Lithiumkarbonatäquivalent (LCE) benötigt, was einem Umsatz von 6 Milliarden US-Dollar entspricht.

Das LCE ist das Salz, das bereits den Reinigungsprozess durchlaufen hat, und stellt die am weitesten verbreitete Einheit zur Messung von Angebot und Nachfrage dar. Allein Chile verfügt über geschätzte Reserven von 7,5 Millionen Tonnen Lithium, was dem 9,3-fachen des geschätzten weltweiten Bedarfs entspricht.

Gegenwärtig in unserem Leben

Im Jahre 1817 entdeckte der schwedische Chemiker Johann A. Arfvedson die Existenz von Lithium. In späteren Jahren wurde es zur Behandlung von Krankheiten wie Gicht bis hin zu psychiatrischen Störungen eingesetzt. Auch heute noch ist Lithium ein wichtiges Mittel in der Behandlung der bipolaren Störung, aber es ist auch ein Schlüsselelement in so vielen anderen Dingen.

Lithiumbatterien versorgen unsere Telefone, Tablets, Autos und viele andere alltägliche Geräte mit Strom. Es wird bei der Verarbeitung von hitzebeständigem Glas, Schmierfetten, Klebstoffen und Teleskopen eingesetzt. Wenn Sie über Betonstraßen gehen, dann hat die Oberfläche, die Sie betreten, Lithium.

Es ist auch in wesentlichen Bereichen unseres Lebens vorhanden, nicht nur auf der Erdoberfläche: Um Kohlendioxid aus der Luft zu gewinnen, wird Lithiumhydroxid in U-Booten und Raumfahrzeugen verwendet.

Seine Einsatzmöglichkeiten sind so vielseitig, dass die NASA-Flugingenieure Nick Hague und Anne McClain der Expedition 59 im Jahr 2019 einen sechsstündigen, 39-minütigen pWeltraumspaziergang auf der Internationalen Raumstation ISS unternahmen, um Nickel-Wasserstoff-Batterien durch neuere, leistungsfähigere Lithium-Ionen-Batterien in einem der Kanäle zu ersetzen, die Strom von ISS-Solarzellenpaneelen liefern.

Was?

Elektroautos

Gegenwärtig sind Lithium-Ionen auf internationaler Ebene die Haupttechnologie, die in Batterien für Elektroautos verwendet werden, und es wird geschätzt, dass die Nachfrage nach diesem Material weiter steigen wird.

Dieses Element bietet eine Reihe von Vorteilen: Es verursacht keine Energieverschmutzung wie die fossile Verbrennung und es erzeugt auch keine Lärmbelästigung, da der Lärm des Elektromotors viel geringer ist als der von herkömmlichen Fahrzeugen.

Damit trägt Lithium zur nachhaltigen Entwicklung bei.

Was?

Süßwasser und Sole: warum sie unterschiedlich sind

 Gradient des Sektors natürlich begünstigt werden. Dabei handelt es sich um Becken, die mit Natriumchlorid und hohen Konzentrationen von Kalium, Magnesium, Bor, Sulfaten und Lithium gesättigt sind.

Obwohl Wasser auch in diesen Becken vorkommt, ist es nicht für den menschlichen oder tierischen Konsum geeignet.

 Sie es nicht trinken, aber es dient noch als Bewässerungswasser. Meerwasser hat 35.000 mg/l TDS. Es könnte mit mehreren Behandlungen entsalzt und für den menschlichen Verzehr geeignet gemacht werden.

Sole hingegen ist viel komplexer: Sie hat eine TDS-Konzentration von mehr als 300.000 mg/l, 200-mal mehr als Trinkwasser und 70-mal mehr als das schlechteste Bewässerungswasser, zusätzlich zu anderen Mineralien. Deshalb kann man sagen, dass die Gewinnung von Elementen aus der Sole im Salar de Atacama keinen direkten Einfluss auf die Süßwasserressourcen des Gebiets hat.

Dennoch, und um das ökologische Gleichgewicht zu schützen, gibt es Einschränkungen bei der Solegewinnung. SQM kann derzeit mit bis zu 1.600 l/s Sole aus dem Kern des Salar de Atacama für die Herstellung von Kalium- und Lithiumprodukten arbeiten. Dies basiert auf der Resolution zur Umweltbewertung 226 aus dem Jahr 2016.

Diese Genehmigung wurde nach einer umfassenden und strengen Evaluierung durch die Behörde erteilt und soll sicherstellen, dass die Produktionstätigkeiten ohne negative Auswirkungen auf empfindliche Gebiete von Umweltinteresse und auf die umliegenden Gemeinden durchgeführt werden.

SQM wird ständig von chilenischen Prüforganisationen überwacht, und die Nachweise zeigen, dass die Vorschriften eingehalten werden: Jegliche Erhöhung der Lithiumproduktion wurde innerhalb dieser Extraktionsgrenze vorgenommen, und die Verpflichtung besteht darin, auf diese Weise fortzufahren.

Was?

Wasserschutz (Wassernutzung).

SQM verbraucht im Vergleich zum traditionellen Bergbaubetrieb nur einen sehr geringen Prozentsatz an Süßwasser: 180 l/s Frischwasser für die Arbeiten im Salar de Atacama, insbesondere zur Unterstützung des Solepumpvorgangs und der Kaliumproduktion.

Die 180 l/s entsprechen weniger als 5% der dem Unternehmen von der Behörde gewährten Grundwasserrechte und weniger als 2,5% der gesamten dem Unternehmen von der Behörde im Sektor gewährten Rechte, wenn man auch die Rechte für Oberflächengewässer berücksichtigt. Sie werden für die gemeinsame Produktion von mehr als zwei Millionen Tonnen Kaliumsalzen (MOP, Sylvinite und Sarnalite), 270 Tausend Tonnen konzentrierter Lithiumchloridlösung und Magnesiumsalzen (Bischofit) verwendet.

Wasser wird aus Becken östlich des Salar de Atacama geleitet, ebenso wie bei der Solegewinnung. Beide unterliegen einer Umweltverträglichkeitsstudie (UVP) und sind eine Priorität in den Überwachungs- und Frühwarnplänen des Unternehmens.

Der höchste Wasserverbrauch in diesem Gebiet kommt von den Kupferbergbauunternehmen, die Rechte auf mehr als 2.800 l/s haben, fast die doppelte Menge der von der SQM geförderten Sole.

Die Lithiumhydroxid-Produktion von SQM verbraucht ~24 l/kg Wasser direkt in ihren Produktionsprozessen im Salar de Atacama (Pöyry 2020, Life Cycle Assessment (LCA) for Lithium Products), so dass 2/3 des Wassers für die Produktion von Kalium und seinen Salzen verwendet werden. Im Vergleich dazu verbraucht Baumwolle ~400 mal und Rindfleisch ~571 mal mehr Wasser als der Lithiumhydroxid-Produktionsprozess  von SQM im Salar de Atacama.

Was?

HAUPT-LITHIUM-VERBINDUNGEN

Die wichtigsten Lithiumverbindungen sind:

  • Lithiumcarbonat, von dem organische und anorganische Verbindungen wie Lithiumbromid, Lithiumfluorid und Lithiumnitrat stammen.
  • Lithiumhydroxid, von dem Lithiumcarbonat HP und -Lithiumperoxid stammen.
  • Lithiumchlorid.
  • Lithium-Metall.
HAUPT-LITHIUM-VERBINDUNGEN

Lithiumkarbonat

LI2CO3

Lithiumkarbonat ist ein Salz, das nach der Reinigung von Lithium gewonnen wird. Es ist zurzeit die am weitesten verbreitete Lösung und wird bis 2027 voraussichtlich etwa 42% des Lithiummarktes ausmachen.

Es wird in der pharmazeutischen Industrie für psychiatrische Behandlungen, im Herstellungsprozess von Keramik und Glas und als Kathodenmaterial in Lithium-Ionen-Batterien verwendet.

SQM ist also präsent, wenn Sie einen Laptop einschalten, mit einem Mobiltelefon sprechen oder eine Digitalkamera verwenden.

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Lithiumhydroxid

LIOH

Die Raumsonden Mercury, Gemini und Apollo der NASA verwendeten Lithiumhydroxid als Absorptionsmittel, da es leicht Kohlendioxid aus Wasserdampf abtrennt. So umfangreich und faszinierend sind die Möglichkeiten dieser Verbindung, die vor allem bei der Herstellung von Schmierfetten eingesetzt wird, die unter extremen Temperatur- und Lastbedingungen einsetzbar sind.

Ungefähr 70% der weltweit produzierten Schmierfette enthalten Lithium. Es wird auch in Batterien und Farbstoffen verwendet.

Lithiumhydroxid

Batterien mit langer Lebensdauer

Lithiumhydroxid hat chemische und physikalische Eigenschaften, die für die Erzielung elektrochemischer Leistung und Langlebigkeit in Batterien mit hohem Nickelanteil (60%) für Elektroautos entscheidend sind.

Diese Arten von Kathoden haben den Vorteil einer längeren Lebensdauer und ermöglichen es, mit einer einzigen Ladung längere Entfernungen zurückzulegen.

Lithiumhydroxid

Schmierfette

Es ist das am weitesten verbreitete Verdickungsmittel in Mehrzweckfetten für die Automobil- und Industrieschmierung.

Es zeichnet sich durch seine hohe Korrosionsbeständigkeit, lange Lebensdauer und Verschleißfestigkeit aus. Darüber hinaus hat es eine starke Haftung auf jeder Oberfläche und eine hohe Beständigkeit gegen extreme Hitze oder Kälte, -20ºC bis +120ºC, außerdem gegen Feuchtigkeit.

Aus diesen Gründen ist es für 70% der weltweiten Fettproduktion ausschlaggebend, aber das ist noch nicht alles: Lithium ist auch eine wichtige Zutat für die Herstellung landwirtschaftlicher Anwendungen, die dazu beitragen, die Lebensmittel, die wir anbauen und essen, zu schützen.

Lithiumhydroxid

Automobilmarkt und Elektromobilität

Der Markt für Elektrofahrzeuge gewinnt weltweit immer mehr an Bedeutung und verdrängt die Verbrennungsmotoren, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden.

In den kommenden Jahren wird ein wirklich beeindruckendes Wachstum erwartet: Bis 2040 werden voraussichtlich 60 Millionen Elektroautos verkauft werden, hauptsächlich in Europa und Asien. Dies steht im Einklang mit den Empfehlungen der Internationalen Energieagentur, welche schätzt, dass mindestens 40% der Fahrzeugverkäufe elektrische Modelle sein müssen, um die Klimaziele des Pariser Abkommens zu erfüllen.

Die Einführung dieser neuen Technologie wird von den Regierungen durch Subventionen und staatliche Anreize vorangetrieben. Die Verbraucher wiederum sind motiviert, sich an der Reduzierung der globalen Treibhausgasemissionen zu beteiligen.

Ein weiterer relevanter Faktor ist die neue Generation fortschrittlicher Batterien, die eine größere Autonomie ermöglichen wird. Tatsächlich haben die meisten der großen Hersteller die Entwicklung autonomer Flotten angekündigt.

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LITHIUMCHLORID

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Lithiumchlorid wird beim Schweißprozess bei Kraftfahrzeugen als Trockenmittel zum Trocknen von Luftströmen verwendet. In spezielleren Anwendungen wird es in der organischen Synthese eingesetzt, zum Beispiel als Zusatzstoff in der Stille-Reaktion. In der Biochemie kann es zur Präzipitation von RNA aus Zellextrakten verwendet werden.
Es wird auch als Farbstoff für Flammen verwendet, um dunkelrote Flammen zu erzeugen.

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LITHIUM-METALL

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Es wird in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet.