Elektrofahrzeuge unterscheiden sich von Autos mit Verbrennungsmotor in erster Linie durch die komplett unterschiedliche Antriebstechnologie. Während Benziner und Dieselfahrzeuge durch eine Reihe kontrollierter Explosionen eines Luft-Treibstoff-Gemischs vorangetrieben werden, sorgt bei E-Autos die Antriebsbatterie für den Antrieb der Räder.
Der technische Aufbau dieser Antriebsbatterien unterscheidet sich nicht nur grundsätzlich von jenem der Verbrennungsmotoren, sondern es werden auch ganz verschiedene Rohstoffe für den Bau verwendet. Sollte die Elektromobilität wie von vielen Regierungen gefordert in den kommenden Jahren deutlich an Popularität gewinnen, wird die Nachfrage nach eben diesen Rohstoffen beträchtlich steigen – neue Rohstoffvorkommen müssen dann gefunden und erschlossen, Förderstätten errichtet und Lieferketten aufgebaut werden.
Gerade hierin liegen aber auch die großen Herausforderungen, welche insbesondere zwei Faktoren beinhalten. Zum einen sind viele der zum Bau der Batterien benötigten Rohstoffe seltene Metalle, deren Verfügbarkeit und Preisentwicklung unsicher ist. Zum anderen führt der Abbau dieser Rohstoffe häufig zu negativen Auswirkungen für Menschen und Umwelt im Ursprungsland.
Kobalt – das strategische Metall aus der Krisenregion Kongo
Zu den wichtigsten Grundrohstoffen für den Bau der in der Elektroautobranche dominierenden Lithium-Ionen-Batterien gehört Kobalt. Problematisch ist hier bereits der Staat, welcher den Weltmarkt mit etwa 50 bis 60 Prozent der globalen Produktionsvolumina dominiert – die Demokratische Republik Kongo. In verschiedenen Regionen des riesigen Landes herrscht seit Jahrzehnten faktisch Bürgerkrieg oder ein brüchiger Frieden. Zudem gelten die staatlichen Strukturen als äußerst schwach – der Aufbau eines funktionierenden Staatswesens wird nicht zuletzt durch grassierende Korruption, Vetternwirtschaft und Rivalitäten zwischen verschiedenen Stämmen behindert. Unter diesen Umständen ist ein menschenwürdiger und die Umwelt schonender Betrieb der Minen schwer zu gewährleisten, auch wenn die großen Rohstoffhändler und Minenbetreiber ernsthaft bemüht sind.
Doch ein beträchtlicher Teil der Kobalt-Förderung im Kongo wird von Kleinstminen gewährleistet, in denen Menschen auf eigene Faust mit Hacken und Schaufeln nach dem begehrten Metall schürfen und in denen häufig auch Kinder beschäftigt werden.
Das ZDF schreibt hierzu:
Die Einheimischen sind an den Gewinnen des Kobalt-Geschäfts nicht beteiligt. Um ihrer drückenden Armut zu entgehen, bauen sie das Kobalt illegal und buchstäblich mit den eigenen Händen ab. Im Fachjargon wird das als artisanaler Kobaltbergbau bezeichnet. Dazu graben die Männer neben ihren Wohnhütten tiefe Stollen ins Erdreich. Ohne Arbeitsschutzkleidung, nur mit einer Taschenlampe ausgerüstet, hangeln sie sich in die Tiefe. In den engen Gängen wird dann das Kobalterz aus dem Fels gekratzt. Dabei entstehen hochgiftige Stäube, die zu Lungenerkrankungen führen. Die in Säcken abgefüllten Brocken werden allein mit Muskelkraft nach oben gezogen. Ein risikoreiches Unterfangen. Und wegen der engen Schächte ist Kinderarbeit an der Tagesordnung. Inzwischen hat sich durch den illegalen Bergbau in den Dörfern ein instabiles Untertagelabyrinth gebildet. „Die Arbeit ist extrem gefährlich. Fast jeden Tag gibt es Unfälle, weil die Böden so brüchig sind. Und der Staat unterstützt uns überhaupt nicht“, klagt Consolar, ein illegal arbeitender Bergmann.
Das im sogenannten Kleinbergbau gewonnene Kobalterz verkaufen die Männer dann an lokale Zwischenhändler in den Abbauregionen. „Wir haben keine Erlaubnis, hier nach Kobalt zu suchen. Wenn wir das Erz verkauft haben, bestechen wir die Minenaufsicht und die Polizei, dann lassen sie uns in Ruhe“, sagt Manuél, der seit drei Jahren in Kolwezi illegal Kobalterz fördert. Von der gesamten im Kongo gewonnenen Menge an Kobalt gelangen 18.000 Tonnen aus meist illegalen Kleinbergwerken auf den Weltmarkt.
Die EU schätzt, dass rund ein Fünftel der im Kongo geförderten Menge von Kindern abgebaut wird, was rund 10 Prozent des weltweiten Angebots bedeutet. Zwar würden Unternehmen auf Druck der Öffentlichkeit vermehrt auf Arbeitsstandards bei den Minen achten, letztendlich komme das in Kleinstminen geförderte Kobalt aber aufgrund von Armut und Korruption immer irgendwie in den Umlauf. In einer schriftlichen Stellungnahme für das ZDF gibt der Autobauer Daimler faktisch zu, keine Kontrolle darüber zu haben, wie das Kobal gefördert wird: „Die Lieferketten umfassen sehr viele Sub-Lieferanten und sind dadurch zum Teil sehr komplex. Daher ist die Herkunft der Rohstoffe schwer zu überprüfen. (…) Es ist unser Anspruch, dass in unseren Lieferketten ausschließlich Kobalt aus industriellen Minen mit entsprechenden Nachhaltigkeitsstandards verarbeitet wird.“
Der Kobalt-Bergbau führt darüber hinaus auch zu schwerwiegenden Umweltschäden. So kommt es oft vor, dass auch in der Umgebung lizensierter Minen ganze Hänge abrutschen, Bäume aufgrund der mit dem Kobalt-Abbau einhergehenden Versauerung des Grundwassers eingehen, Anwohner zwangsumgesiedelt werden oder giftiger Minenabraum ohne Sicherheitsvorkehrungen in die Umgebung geschüttet wird. „Umweltverschmutzung durch Gifte ist dem Kobalt-Abbau inhärent, weil das Erz an verschiedenen Metallen wie Kupfer und Nickel haftet und abgeschieden werden muss. Studien aus Sambias Kupfergürtel weisen darauf hin, dass die Verschmutzung durch Schwermetalle in der Nähe der Minen am höchsten ist und durch Flüsse und Bäche in größere Bereiche des Landes gelangt“, schreibt die EU in dem Bericht „Strategic Dialogue on Sustainable Raw Materials for Europe“ (STRADE) aus dem Jahr 2018.
Die unsichere Angebotssituation bei Kobalt hat dazu geführt, dass verstärkt auch die Weltmeere in den Fokus der Wirtschaft geraten sind. An den Meeresböden soll sich ein Vielfaches der auf dem Festland lagernden Reservoirs von Kobalt befinden und zahlreiche Staaten – auch Deutschland – forschen bereits an Methoden, um die in den sogenannten Manganknollen gebundenen Kobalterze wirtschaftlich abzubauen. Bei diesen Mangankollen handelt es sich um in Jahrtausenden gewachsene, korallenähnliche Gebilde, in denen sich neben Kobalt auch noch Spuren anderer Metalle finden.
Noch im laufenden Jahr wollen sich dutzende Staaten mit der auf Jamaika angesiedelten Internationalen Meeresboden-Behörde über Standards abstimmen. Umweltschützer kritisieren, dass ein wirtschaftlich rentabler Abbau der Manganknollen schwere Verwüstungen auf dem Meeresboden verursachen würde – mit unbekannten Folgen für das gesamte Biotop.
Im Rahmen des internationalen Forschungsprojekts „Mining Impact“ wurde im Ostpazifik untersucht, welche Auswirkungen ein Unterwasser-Abbau der Knollen haben würde. Die Ergebnisse stimmen nachdenklich: „Es gibt alte Pflugspuren, von denen sich das Ökosystem auch nach 40 Jahren nicht erholt hat“, sagt der Projektkoordinator Matthias Häckel vom Geomar Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung in Kiel. Viele Testflächen sehen auch noch nach Jahren aus wie frisch umgegraben, und größere Lebewesen suche man meist vergebens. Häckel glaubt nicht, dass der Tiefseebergbau die Lösung für den steigenden Bedarf an Kobalt und anderen Metallen sein könne: „Dann müssten wir die Rohstoffe in so großem Stil abbauen, dass wir ein wirkliches Umweltproblem bekommen.“
Europa hat bei Kobalt schlechte Karten
Strategisch betrachtet haben die Europäer mit Blick auf eine zukünftige, zuverlässige Versorgung mit Kobalt eher schlechte Karten. Dies liegt einerseits daran, dass es in Europa kaum Vorkommen des Metalls gibt und dass andererseits Unternehmen aus China, Japan und Südkorea den Markt der Batteriezellenproduktion beherrschen. Demnach finden sich in Europa nur in Finnland nennenswerte Vorkommen, das Land liegt mit einer Jahresproduktionsleistung von etwa 2.500 Tonnen aber abgeschlagen hinter dem Kongo (64.000 Tonnen), Australien (6.000 Tonnen), Russland (5.500 Tonnen), Kanada, Kuba, den Philippinen, Madagaskar, Sambia, Neu Kaledonien, Südafrika und Papua Neuguinea (alle zwischen 2.500 Tonnen und 4.500 Tonnen).
Die Pläne der Bundesregierung, gegen die starke Konkurrenz aus Asien einen gesamteuropäischen Produzenten von Batteriezellen aufzubauen, sind demnach folgerichtig und zu begrüßen – ihre Realisierung steht aber noch aus.
Doch selbst wenn Lieferverträge eine zuverlässige Versorgung europäischer Autobauer und Technologiekonzerne mit dem strategischen Metall garantieren sollten, muss die gesamte logistische Lieferkette noch aufgebaut werden. „Ein anderer Flaschenhals bei der Versorgung mit Kobalt resultiert aus dem dringenden Bedürfnis nach Schmelz- und Produktionskapazitäten und der Zeit, die für die Installation der Fabriken benötigt wird. Verschärft wird die Situation durch die herausfordernden Rahmenbedingungen. Europas künftige Zellproduzenten müssen nicht nur die Massenproduktion einer neuartigen Technologie meistern, sondern auch ein stabiles Netzwerk von Zulieferern aufbauen und mit erfahrenen etablierten Gegenspielern auf dem Rohstoffmarkt konkurrieren“, schreibt die EU in dem bereits erwähnten STRADE-Bericht.
Eine Herausforderung stellt auch der Handel dar, insbesondere die Preisgestaltung: Der Preis für Kobalt legte aufgrund des gestiegenen Interesses in den vergangenen Jahren deutlich zu, schwankt aber relativ stark. So wurde eine Tonne des Rohstoffs im Jahr 2016 noch mit 20.000 bis 30.000 Dollar bewertet. Mitte 2018 stieg der Kurs dann auf bis zu 90.000 Dollar, sackte dann aber bis heute wieder auf etwa 33.750 Dollar ab. Die große Abhängigkeit vom Kongo stellt sich auch in dieser Hinsicht als Risiko heraus, da Naturkatastrophen oder militärische Auseinandersetzungen in den Fördergebieten im Süden des Landes den Weltmarkt und die Preise massiv beeinträchtigen können.
Lithium – Kampf um das „Metall der Zukunft“
Neben Kobalt spielt vor allem das Leichtmetall Lithium eine zentrale Rolle beim Bau der Batterien. Auch hier zeigen sich einige Besonderheiten. Zuerst einmal fällt wie im Falle von Kobalt auch bei Lithium auf, dass die Europäer kaum Zugriff auf eigene Reserven haben und daher künftig auf andere Länder angewiesen sein werden, wenn sie den Anteil der Elektromobilität am Gesamtverkehr merklich ausbauen wollen.
Die gegenwärtige Förderung von Lithium entfällt zu etwa einer Hälfte auf die Gewinnung aus Gestein, zur anderen Hälfte auf die Gewinnung durch Verdunstung von Salzlaken, in denen Lithium enthalten ist. Der traditionelle Lithium-Bergbau findet in Australien, China, Simbabwe, Portugal und Brasilien statt. Die Verdunstungsmethode wird in Chile, Argentinien, Bolivien, China und den USA angewandt. Portugal bleibt bis dato der einzige europäische Lithium-Produzent von globaler Signifikanz, gehört mit rund 400 Tonnen Gesamtförderung im Jahr aber zu den kleineren Spielern auf dem Markt. Derzeit werden mögliche Vorkommen in Spanien, Österreich, der Tschechei, Finnland und Serbien untersucht. Wie praktikabel eine Förderung ist, wird sich zeigen.
Im STRADE-Report weist die EU zudem darauf hin, dass die Europäer auch bei den Förderunternehmen und Minenbetreibern im Lithiumsektor keine Rolle spielen. Die Primärförderung des Metalls wird zu 90 Prozent von den Konzernen Talison Lithium (Australien), SQM (Chile), Albermarle (USA) und FMC (USA) dominiert. Wachsenden Einfluss üben zudem die Chinesen mit der Firma Tianqi aus, welche kürzlich 24 Prozent am Branchenzweiten SQM erwarb.
Wie bei Kobalt existiert derzeit auch im Lithiumsektor keine ausreichende Lieferkette und Produktionskapazität, um die angestrebte steigende Nachfrage bedienen zu können – überhaupt ist es angesichts der mangelnden Wettbewerbsfähigkeit von E-Autos fraglich, ob dieser Durchbruch je kommen wird. Vom Zeitpunkt der Entdeckung eines Reservoirs bis zur Förderung und zum Weitertransport vergehen mehrere Jahre.
Im Jahr 2018 schrieb die EU in einem Bericht, dass derzeit nur wenige Minen weltweit erstklassiges Lithium liefern können. Auch Preisschwankungen seien nicht ausgeschlossen, welche die Kosten von Elektroautos im Falle starker Anstiege deutlich verteuern könnten. „Im Jahr 2016 betrug der Preis für das Lithium in einer Antriebsbatterie mit mittlerer Reichweite etwa 406 Dollar, ohne die Verluste bei der Batterieproduktion miteinzurechnen. Weil es kaum Spielraum für Ersatzstoffe und eine noch effizientere Nutzung gibt, können starke Preisanstiege bei Lithium sich negativ auf die Expansion der E-Mobilität auswirken. Aber verglichen mit Lithium ist der Preisabdruck von Kobalt noch größer.“ Zum Glück für die Autobauer sind die Preise für Lithium seit 2018 deutlich gesunken.
Dass auch die Lithiumbeschaffung ihre Tücken hat, zeigte sich für die deutsche Industrie erst vor wenigen Monaten. Damals hatte das deutsche Unternehmen ACI in Bolivien einen langfristigen Liefervertrag abgeschlossen. Kurz vor dem Umsturz in dem Andenstaat und der anschließenden Flucht des früheren Präsidenten Evo Morales jedoch wurde der Vertrag von der bolivianischen Seite gekündigt, ohne bislang wieder reaktiviert worden zu sein.
Lithium – Noch weniger Wasser für einige der trockensten Regionen der Erde
Auch der Lithiumabbau hat negative Folgen für Mensch und Umwelt, wie die Bundesregierung in einem Bericht zum Salzsee Salar de Uyuni in Bolivien schreibt: „Der industrielle Lithiumabbau hat auch Auswirkungen auf die Umwelt und die indigene Bevölkerung Boliviens. Die beim Lithiumabbau eingesetzten Verdampfungsbecken gelten nicht als geeignete Methode für Salar de Uyuni, weil die Magnesiumanteile hoch sind und es im Vergleich zu anderen Regionen im Jahr eine kräftige Regenzeit gibt. Wenn das aus den Verdampfungsbecken nicht benötigte Wasser dem See wieder zugeführt wird, so befürchten Kritiker eine Veränderung der bisherigen Zusammensetzung der Sole, was sich auf den Salzabbau der indigenen Bevölkerung und die Umwelt auswirken kann. Die indigene Bevölkerung nutzt den Salzsee hauptsächlich für den Abbau von Salz aus der Salzschicht, die sich oberhalb der Salzsole befindet. Um Lithium abbauen zu können, muss diese Schicht im großen Maßstab entfernt werden. Die Schicht ist etwa 40 cm dick, sehr hart und schwer zu entfernen. Kommt das Salz mit der darunterliegenden Salzsole in Berührung, so ist dieser Teil aufgrund von Verunreinigungen im Wasser nicht mehr für die landwirtschaftliche Verwertung des Salzes geeignet. (…) Für die Herstellung von einer Tonne Lithiumsalz werden zwei Millionen Liter Wasser benötigt. Da das Wasser in der Region aber schon jetzt knapp ist, wird befürchtet, dass durch die Lithiumgewinnung eine weitere Verknappung des Wassers entsteht. (…) Die Auswirkungen der Lithiumproduktion auf das Ökosystem wären neben der Habitatzerstörung vor allem der Wasserverbrauch (durch das Anlegen von Verdunstungsbecken) sowie Abwasser- und Luftverschmutzungen durch die chemische Aufbereitung des Lithiums. Die Wasserreserven der Salar de Uyuni gelten als nicht-erneuerbar, da sich das Grundwasser nur extrem langsam regeneriert.“
Eine Verschärfung des Wassermangels durch die Lithium-Gewinnung wird auch in der chilenischen Atacama-Wüste beobachtet. Die Wüste zählt ohnehin zu den trockensten Gebieten der Erde. Die Bildung der Salzlake mithilfe von Millionen Liter Grundwasser führt dazu, dass dessen Spiegel dramatisch absinkt. „Dadurch trocknen die Flussläufe aus, Wiesen verdorren und gehen unwiederbringlich verloren. (…) Der fruchtbare Boden verwandelt sich in nutzlosen Sand. Die Bauern, die sich zumeist von den Produkten ihrer Felder ernähren und einen Teil davon auf den Märkten verkaufen, sind erbost: ‚Ihr am anderen Ende der Welt sollt wissen: Man produziert Lithium und opfert uns. Die Minenbesitzer verdienen Millionen und Abermillionen von Euros. Aber sie opfern Menschen. So ist die Welt nun mal. Und es interessiert niemanden‘, sagt Kleinbauer Cristian Espidola. Dennoch werden in der Atacama-Wüste immer neue Verdunstungsbecken gebaut. Bis 2025 soll die Lithiumproduktion vervierfacht werden. So werden wohl die Umweltschäden noch weiter zunehmen und sich die Lebensbedingungen für die Menschen zunehmend verschlechtern“, resümiert das ZDF.
Von Nickel bis Grafit – E-Autos brauchen viele seltene Rohstoffe
Die skizzierten Herausforderungen des Rohstoffbedarfs der Elektroautos haben sich auf die beiden Rohstoffe Kobalt und Lithium konzentriert. Dabei ist zu bedenken, dass noch viele andere, oft sehr seltene, Rohstoffe für den Bau der Antriebsbatterien und Motoren benötigt werden, welche jeweils ihre eigenen Risiken hinsichtlich der Folgen des Abbaus für Mensch und Umwelt sowie für die Versorgungssicherheit bergen.
Bei diesen anderen Rohstoffen handelt es sich vor allem um Nickel, Grafit, Platin, Aluminium, Mangan, Kupfer oder sogenannte „seltene Erden“ wie Neodym, Praseodym, Dysprosium und Terbium. Auch bei vielen dieser Rohstoffe zeigt sich wie im Falle von Kobalt und Lithium eine starke Abhängigkeit europäischer Unternehmen von anderen Staaten, welche die entsprechenden Reservoirs kontrollieren. Im Falle der seltenen Erden ist dies China. „Vor einigen Jahren explodierten die Preise für seltene Erden und deren Legierungen bis auf das 15-Fache innerhalb weniger Monate, nicht zuletzt als Folge von Chinas faktischer Dominanz über Förderung und Weiterverarbeitung dieser Rohstoffe“, heißt es dazu in einem Bericht von Agora Verkehrswende.
Die seltenen Erden werden zum Bau der Magnete benötigt, welche in den Elektromotoren – aber nicht in der Batterie – Verwendung finden, ebenso wie in Hybridautos, Wasserstoffautos und auch Windkraftanlagen. „Fast 50 Prozent der weltweiten Produktion Seltener Erden stammen aus der riesigen Mine Bayan Obo im Norden der Volksrepublik China nahe der Grenze zur Mongolischen Republik. Diese Mine verursacht immense Umweltprobleme, aber es gibt auf den Weltmärkten für Industriekunden keine Alternative zum chinesischen Neodym. Hier sind schon lange industriepolitische Weichenstellungen fällig, die die Ausbeutung anderer Lagerstätten in der Welt nach westlichen Umwelt- und Gesundheitsstandards ermöglichen. Das genaue Augenmerk auf die Rohstoffproduktion für Elektro-Auto-Akkus ist eine gute Sache: Nur unter dem Druck von Konsumenten und großer Hersteller können sich die Bedingungen bei der Rohstoff-Förderung verbessern. Die Kritik an einzelnen Rohstoff-Quellen sollte aber nicht dazu führen, dass die ganze Technologie in Misskredit gebracht wird. Denn eines ist klar: Alle Rohstoffe aus der Elektro-Auto-Produktion können schon heute recycelt werden. Sind hingegen Erdöl und Erdgas erst einmal verbrannt, existieren sie nur noch als Abgase und Feinstaub“, schreibt das Portal E-Fahrer.
Es bleibt angesichts der Bedingungen des Abbaus der benötigten Rohstoffe, deren Weiterverarbeitung und des Transports sowie der Notwendigkeit, große Lieferketten aufzubauen, äußerst fraglich, ob ein eventueller Durchbruch der Elektromobilität letztendlich zu mehr Umweltschutz und Menschenrechten beitragen wird, als unter den gegebenen Umständen mit Verbrennungsmotoren erzielt werden.
