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Batterieexpertin: „1000 Kilometer Reichweite wird im Alltag in den wenigsten Fällen benötigt“

  • Mari Lundström ist Professorin für chemische und metallurgische Verfahrenstechnik an der Aalto University in Finnland.
  • Sie gilt als eine der führenden Persönlichkeiten hinter der finnischen Batteriestrategie, die auf die Entwicklung eines klimaneutralen Entstehungs- und Recyclingkreislaufs bei Batterien setzt.
  • Im Interview mit dem RND spricht Lundström über die Zukunft der Batterie.
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Mari Lundström ist überzeugt: Die Elektrifizierung des Fahrzeugmarkts nutzt nichts, wenn es nicht gelingt, Batterierohstoffe wie Lithium, Kobalt und Kupfer vernünftig zu recyceln. Deshalb arbeitet die Professorin für chemische und metallurgische Verfahrenstechnik an der Aalto University im finnischen Espoo auch mit an der finnischen Batteriestrategie. Im Interview mit dem RedaktionsNetzwerk Deutschland (RND) erklärt sie wie die Produktion von Batterien nachhaltiger werden kann.

Frau Lundström, wenn wir an den Lebenszyklus einer Batterie denken, gibt es zwei große Nachteile. Die Geburt, also das Gewinnen der Rohstoffe und die Herstellung der Lithiumbatterien. Und am Ende das Recycling der Giftstoffe. Wie vermeidet man das?

Bestimmte Metalle wie Kobalt-Nickel können gut aus Batterieabfällen gewonnen werden. Andere hingegen wie etwa Graphit konnten bisher überhaupt nicht zurückgewonnen werden. Wenn Europa im Allgemeinen wettbewerbsfähig bleiben will, muss es auf das Recycling setzen und mehr Ehrgeiz investieren, weitere Metalle für eine höhere Metallausbeute zurückzugewinnen.

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Finnland möchte auch bei der Prozessentwicklung eine Führungsrolle übernehmen. Wir wollen sicher sein, dass nicht nur 99 Prozent des Kobalts zurückgewonnen werden, sondern auch die Menge an Energie und Chemikalien sichtbar gemacht wird, die es zur Rückgewinnung braucht – und welche Art von Energie? Wie war der CO₂-Fußabdruck dieser Energie? Damit könnten wir nachweisen, wie hoch die CO₂-Emissionen auch beim Recycling sind.

Würden Sie sagen, dass Lithiumbatterien bereits am Ende ihrer Lebenszyklus sind und der nächste Schritt ein ganz anderer sein wird?

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Lithiumbatterien werden noch für einen langen Zeitraum in Gebrauch sein. Dennoch glaube ich, dass wir aufgrund der Rohstoffversorgung künftig mit einigen Einschränkungen konfrontiert sein werden. Und das ist auch einer der Gründe, warum Batterien mit hohem Nickelgehalt statt mit hohem Kobaltgehalt vorangetrieben wurden. Lithium-Eisenphosphat-Batterien (LFP) werden immer beliebter. Komplett neue Batterietypen zu kommerziellem Erfolg zu führen, ist nicht ganz einfach. Es ist also noch ein weiter Weg von den jüngsten wissenschaftlichen Entwicklungen bis zur Marktreife.

Wenn man zum Beispiel an die Reichweite von Verbrennerfahrzeugen denkt, schafft jedes 1000 Kilometer oder mindestens 800. Und manche, wie Mercedes, behaupten, dass sie das auch schon im E-Bereich erreicht haben. Batterieforscher hingegen sehen ein logisches Ende dieses Wachstums. Was sagen Sie?

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Natürlich gibt es thermodynamische Grenzen, eine Art Naturgesetz, welches Material wieviel Energie speichern kann. Eine Bleibatterie hat beispielsweise eine niedrigere Spannung als einen Lithiumbatterie. Nicht alles lässt sich immer durch Entwicklung optimieren. Irgendwann lassen sich die thermodynamischen Prozesse nicht mehr ignorieren.

Aber es gibt auch Einschränkungen, wie viele Batterien ein Auto verkraften kann. Je mehr Masse vorhanden ist, desto mehr Batterien lassen sich natürlich verbauen. Doch wie sieht das dann mit der Batterie-Effizienz aus? Auch das finanzielle Gewicht einer Batterie kann eine Marktbeschränkung darstellen.

Aber als Metallurgin möchte ich nicht, dass normale Privatwagen sehr hohe Reichweiten erzielen, weil das bedeutet, dass jedes Auto viel mehr Metalle enthalten muss und wir viel mehr Bergbau brauchen. Wenn das Auto nur 200 Kilometer Reichweite hat und Sie in einer Großstadt leben, laden Sie täglich zu Hause. Dafür braucht man keine 1000 Kilometer Reichweite, ich denke, dass die im Alltag in den wenigsten Fällen benötigt wird. Bei einer Reichweite von 200 Kilometern für ein Cityfahrzeug würde die gleiche Menge an Rohstoffen für fünf Autos statt für ein Langstreckenauto reichen

Würden Sie also sagen, dass es statt fossiler Materialien und Batterien eine Art Trio nachhaltiger Materialien geben müsste? Und nur eine Lösung für den individuellen Personenverkehr?

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Ja, ich denke, Batterien sind eine Lösung, aber wie alles muss eine solche Lösung ganzheitlich betrachtet werden. So wird etwa die Größe der Batterien nicht debattiert. Eine andere Frage ist deren chemische Zusammensetzung – ist die kobaltreich, nickelreich oder phosphatreich? Und je nach Produktionsland haben auch dieselben Stoffe einen unterschiedlichen ökologischen Fußabdruck. Und natürlich produzieren nach wie vor viele Länder ihren Strom hauptsächlich aus Kohle. Wie können Elektroautos sauberer sein, wenn sie nur mit Kohlestrom geladen werden? Auch die Individualnutzung ist ein Aspekt. Wird dein Auto nur von dir genutzt oder steht es als Poolfahrzeug Familie, Freunden oder Kollegen zur Verfügung?

Menschen, die abgelegen auf dem Land leben und ihren alten Diesel fahren, sind darauf angewiesen – und können sich ein E-Auto mitunter nicht leisten.

Ich denke es kommt auch darauf an, wie viel steuerliche Unterstützung für diese neuen Autos gewährt wird. Die Autos sind ziemlich teuer und die Infrastruktur ist vielleicht nicht überall gleich gut. Ich bin mir also sicher, dass man auch weiterhin andere Antriebe als Elektroautos oder batteriebasierte Autos brauchen wird. Ich bin mir ebenfalls sicher, dass es auch in Ordnung sein kann, ein Verbrennerfahrzeug zu nutzen.

Großmutter wohnt isoliert auf dem Land und fährt nur zehn Kilometer die Woche zum Einkaufen. Nun hat sie schon viele Jahre ihren alten Diesel. Es würde sehr lange dauern, bis die Menge an CO₂-Emissionen der Metalle eines Elektroantriebs bei solch einem Fahrverhalten kompensiert würde. Wir alle, ob Einzelperson oder europäischer Staat, sollten uns lieber Gedanken darüber machen, was für unsere individuelle Situation die objektiv nachhaltigste Lösung ist.

Wenn Sie ein wenig nordöstlich auf die russische Kola-Halbinsel schauen, sehen Sie, wie der Nickel- und Kobaltabbau die Umwelt beeinflusst – und zum Teil vernichtet. Was macht den finnischen Bergbau nachhaltiger als den russischen?

Alles dreht sich um Kosten und Wissenschaft. Hohe Standards in der Produktion stellen höhere Anforderungen an die Umweltleistungen. Das gilt auch für den Bergbau. Um einen ganzheitlichen Blick auf die Verbesserung der Metallproduktion zu erhalten, müssen wir mehr dieser sauberen Technologien entwickeln, um mehr Elemente mit weniger gefährlichen Materialien zurückzugewinnen. Und wir müssen auch die natürlichen Strukturen stärker berücksichtigen. Zum Beispiel ist der Bergbau am Meer völlig anders als der Bergbau am See.

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In der finnischen Papierindustrie gibt es dieses Nullsummenspiel: was gefällt wird, wird aufgeforstet. Aber wie kompensiert man Abbauhalden und die dadurch entstandene landschaftliche Veränderung ökologisch?

Es ist ein Naturgesetz, dass, wenn wir Gesteine für unsere Metallproduktion nehmen, eine dauerhafte Veränderung für die Umwelt entsteht. Ich halte es für unehrlich zu sagen, dass der Abbau oder die Nutzung nicht erneuerbarer Rohstoffe die Natur nicht verändern würde. Im Bergbau gibt es kein Zirkelsystem wie beim Holzanbau. Aber das betrifft nicht nur Finnland.

Prof. Mari Lundström ist außerordentliche Professorin für chemische und metallurgische Verfahrenstechnik an der Aalto University in Finnland und gilt als einer der führenden Köpfe der finnischen Batteriestrategie, die auf die Entwicklung eines klimaneutralen Entstehungs- und Recyclingkreislaufs bei Batterien setzt. © Quelle: Aalto University / CC-BYNC

Seit der Eisenzeit hat die gesamte Menschheit eine Form des Wohlstands geschaffen, die sehr metallintensiv ist. Das gilt auch für die Metalle, die in der Batterieproduktion verwendet werden. Wenn wir uns also für diese Richtung entscheiden, müssen wir uns den Konsequenzen stellen. Wir können nicht all unsere Bedürfnisse durch Recycling decken.

Da der Bedarf an Batteriemetallen und anderen Metallen stetig ansteigt, werden wir nicht genügend Metalle aus dem Recycling zurückgewinnen können – selbst wenn wir perfekte Recyclingprozesse hätten.

Wie lässt sich der „saubere“ Abbau von Nickel und Kobalt garantieren?

Darauf habe ich auch keine vollständige Antwort, aber ich denke, dass schon kleine Schritte zumindest aus diesem handwerklichen Bergbau herausführen könnten. Menschen, die Metall unter sehr gefährlichen Bedingungen gewinnen, zum Beispiel im Kobaltbergbau im Kongo, sollten die Möglichkeit haben, ihre Produkte legal zu verkaufen und nicht als Kriminelle behandelt zu werden.

Wie sieht es mit dem Preis aus? Wenn man sich den Weltmarkt anschaut, kann man sagen, dass Finnland nicht der billigste Ort der Welt ist – und einen nachhaltigen Bergbau und eine nachhaltige Produktionskette zu initiieren, ist auch nicht der günstigste Weg zu besserer Energie.

Wir sind kein billiges Land, das stimmt. Aber ich denke, genau das ist der Schlüssel zum Erfolg, denn wir sind gezwungen, technologische Innovationen stetig zu verbessern. Wir müssen im Umgang mit Rohstoffen technologisch geschickter sein als die anderen. Auch aufgrund unserer Umweltauflagen sind wir bestrebt, Innovationen in Sachen Nachhaltigkeit zu entwickeln. Ich denke also, was uns zunächst einschränkt, wird irgendwann unsere Kernkompetenz sein. Der Motor der Innovation ist oft, zu etwas gezwungen zu werden.

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