Ein Land sucht seine eigenen Regeln

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Sanfte Lithium-Gewinnung – das Lithium des Salar de Uyuni in Bolivien

von Dr. Niels Peter Ammitzboell und Dr. Barbara Hug

Bolivien besitzt einen Reichtum an natürlichen Ressourcen, die es sich unter strikter Einhaltung ökologischer Grundsätze zunutze machen will. Der (Salzsee) Salar de Uyuni rückte vor einiger Zeit ins Zentrum des Interesses, da hier gewaltige Lithiumvorkommen, die grössten der Welt, bestehen. Bolivien unter Präsident Evo Morales ist fest entschlossen, diesen natürlichen Reichtum nicht von ausländischen Investoren fördern und abtransportieren zu lassen.
Diese Entscheidung der Regierung Morales fiel im Jahr 2008: Man gründete das staatliche Projekt Lithium – el Proyecto de Litio.
Eine Abteilung der Autonomen Universität Tomas Frias in Potosí sollte technisch und fachlich in die Lage versetzt werden, die Lithiumgewinnung, seine Förderung und die Verarbeitung technologisch zu beherrschen. Dieser Rohstoff – so war es vorgesehen – sollte in nationalem Besitz und die Fertigungstechniken sollten im Lande selbst bleiben. Einer Ausbeutung des riesigen Lithiumschatzes durch multinationale Konzerne sollte von allem Anfang an ein Riegel vorgeschoben werden. Denn die mannigfachen Geier warten nur auf diese Beute.
Anders als in der chilenischen Atacamawüste, in Argentinien, den USA oder China, wo auch Lithium gewonnen wird, ist es auf dem Salzsee von Uyuni nicht möglich, grosse Verdunstungsbecken anzulegen. Es regnet auf dem Altiplano im Durchschnitt 3–4 Monate im Jahr, was mit mächtigen Überschwemmungen einhergeht, die noch 1–2 Monate länger andauern. Das Gebiet wird dann sehr schwer zugänglich. 6 Monate muss die Lithiumgewinnung aus dem Salzsee von Uyuni praktisch darniederliegen. Andere Technologien als in der Atacamawüste müssen gefunden und zum Einsatz gebracht werden.
Seit vielen Jahrzehnten gab es bereits eine fruchtbare Zusammenarbeit zwischen der Autonomen Universität Tomas Frias in Potosí (Bolivien) und der TU Bergakademie Freiberg/Sachsen (Deutschland). Bergbau im umfassendsten Sinne war das gemeinsame Forschungs- und Ausbildungsthema. Auf Anregung von Prof. Wolfgang Voigt war vor einigen Jahren an der Bergakademie Freiberg eine Lithiuminitiative ins Leben gerufen worden, und es lag auf der Hand, dass die bestehende Zusammenarbeit – Studentenaustausch, wissenschaftliche Tagungen usw. – auch für den Abbau und die Gewinnung der riesigen Lithiumvorkommen des Salar de Uyuni ausgebaut wurde. Zusammen mit der Technischen Universität Bergakademie Freiberg/Sachsen entstanden seit 2009 Pilotprojekte, wie eine umweltschonende Technologie am Salar de Uyuni zum Einsatz kommen könnte. Anders als im Arbeitsplan der Comibol standen hier ökologische Gesichtspunkte im Zentrum. Wie allgemein bekannt, müssen, will man ökologisch vertretbare Abbaumethoden nützen, viele Faktoren ins Auge gefasst werden: zum Beispiel Hydrogeologie, Hydrochemie, Energieverbrauch, Ertrag, Kosten, leichte Bedienbarkeit für zu Beginn ungelernte Arbeitskräfte.
Unter diesen und weiteren ökologischen Gesichtspunkten wurde am Salar de Uyuni ein Pilotprojekt gestartet, dessen Kern hier kurz vorgestellt werden soll.
Dabei ist besonders die Methode der Verdunstungskegel oder Intensiv-Verdampfungskegel zu erwähnen.
Robert Sieland, Hydrogeologe an der TU Bergakademie Freiberg, beschreibt sie in einem Interview mit der Zeitung Quetzal.
Nachdem Evo Morales im April dieses Jahres die Ausarbeitung eines Gesetzes in Aussicht gestellt hat, das die gerechte Aufteilung der Gewinne aus dem Lithium zwischen der Zentralregierung von Bolivien und der Provinz Potosí festschreibt, steht eigentlich einer sanften Lithiumgewinnung nichts mehr im Wege. Die Verarbeitung des wertvollen Rohstoffes, zum Beispiel in Batterien im Lande selbst, wäre dann ein weiterer Schritt. Wenn der echte Wille zur Entwicklung des Lithiumprojektes in Bolivien vorhanden ist – auch hier scheint es widerstreitende Interessen zu geben –, bliebe die Kontrolle über die Lithiumressourcen bei der bolivianischen Bevölkerung selbst und würde ihr zugute kommen.    •

Interview mit Robert Sieland, Geoökologe der TU Bergakademie Freiberg, zu den Lithium-Vorkommen im Salar de Uyuni, Bolivien

Quetzal: Wie wird Lithium aus der Salz­lösung gewonnen?

Sieland: Das Lithium ist zwar in der Salzlösung in vergleichsweise hohen Konzentrationen vorhanden, aber um es technisch zu gewinnen, sind die Gehalte nach wie vor sehr, sehr gering, immer unter 1 Prozent. Man müsste enorm viel Energie in einen Aufbereitungsprozess stecken, um das Lithium herauszuholen. Um die Gewinnung einigermassen wirtschaftlich zu gestalten, muss diese Salzlösung also zunächst aufkonzentriert werden. Dazu nutzt man einfach die natürlichen Gegebenheiten, also Sonne und Wind, um das Wasser zu verdampfen und das Lithium, das ja bis zum Schluss im Wasser gelöst bleibt, anzureichern. Ein zweiter Vorteil dabei ist, dass man durch diese Eindampfung auch schon bestimmte Salze abtrennen kann, die man nicht haben möchte, insbesondere Natriumchlorid oder einen Teil der Magnesiumsalze. Anfallendes Kaliumchlorid ist ein willkommenes Düngemittel. Die fallen früher als Feststoffe aus und können dadurch abgetrennt werden.

Soweit wir wissen, gibt es verschiedene Methoden, das Lithium aufzukonzentrieren. Wie verhält sich das?

In der Atacamawüste gibt es derzeit die weltweit grösste Lithiumproduktion (etwa 70 Prozent). Dort geschieht die Eindampfung über riesige Verdampfungsbecken. Das heisst, man legt dort mehrere Quadratkilometer grosse Becken an, pumpt die Salzlösung hinein und lässt sie durch die sehr intensive natürliche Sonneneinstrahlung über sehr lange Zeit eindampfen. Wenn dann eine bestimmte Konzentration erreicht ist, kann man die Lösung quasi abziehen und im nächsten technischen Schritt aufbereiten. Mit solchen riesigen Eindampfbecken versucht auch die bolivianische Regierung am Salar de Uyuni zu arbeiten. Grundproblem ist aber, dass wir dort ganz andere klimatische Verhältnisse haben als in der Atacamawüste. Das ist ja die trockenste Region der Erde überhaupt mit weniger als 10 Liter Niederschlag pro Quadratmeter pro Jahr. Im Salar de Uyuni haben wir dagegen eine Regenzeit von Dezember bis März, und es fallen jährlich Niederschläge von etwa 150 Litern pro Quadratmeter. Das ist immer noch wenig, zum Beispiel im Vergleich zu Deutschland, wo im Durchschnitt 800 Liter pro Quadratmeter fallen, aber es reicht eben in der Regenzeit aus, um die Eindampfung unmöglich zu machen.

Die Technische Universität Bergakademie Freiberg ist ja einen anderen Weg gegangen. Ihr arbeitet am sogenannten «Kegelprojekt». So ein Kegel sieht ein bisschen aus wie eine bolivianische «Chulu»-Mütze …

Die TU Freiberg hat seit vierzig Jahren sehr enge Kontakte zu der Universität von Potosí in Bolivien, und auf der Basis dieser guten langjährigen Beziehungen wurde eben von den Kooperationspartnern in Bolivien der Vorschlag an uns herangetragen, ob wir nicht gemeinsam ein Projekt machen könnten, das sich mit diesem riesigen Lithiumvorkommen im Salar de Uyuni beschäftigt. 2007 gab es erste Gespräche, und es wurde dann eine Vereinbarung unterzeichnet. Wir haben uns überlegt, dass wir die Eindampfung schneller machen müssen, als es in riesigen Becken möglich ist, und da sind wir eben auf Kegelkonstruktionen gekommen. Da wird also die Salzlösung hochgepumpt und fliesst dann auf der Aussenhaut der Kegel nach unten. Das heisst, wir haben also zusätzlich noch eine Bewegung, und damit wird die Verdampfung durch Sonne und Wind wesentlich effektiver und schneller.

Lässt sich dieser Unterschied messen?

Mit den Kegeln hat man die Salzlösung in wenigen Tagen bis maximal in einer Woche «erntereif». Bei den Becken dauert das in der Regel zwischen 8 und 12 Monaten, wobei eben die dreimonatige Regenzeit plus eventuell noch länger dauernde Überschwemmungen zu berücksichtigen sind. Das heisst, ein Jahr reicht eventuell gar nicht aus, falls die Niederschläge kurz vor dem Ende des Eindampfungsprozesses einsetzen.

Aber sind nicht andererseits die Kegel ziemlich klein?

Die Prototypen, die wir entwickelt haben, waren maximal 3 Meter hoch und wurden aus ganz einfachen Materialien gebaut, die vor Ort überall verfügbar sind, also aus Metallstangen und Plastikplanen oder verschiedenen Stoffen. Denkbar ist auch, die Kegel direkt aus Salz zu bauen, indem man Salzhaufen aufschüttet und auf die Oberfläche eine Plane spannt. Insofern sind die Kosten für solche Kegel auch sehr gering. Aber natürlich ist so ein kleiner Kegel zwar schnell, liefert aber keine grosse Menge. Um das Ganze industriell zu betreiben, muss man dann schon mehrere hundert von diesen Kegeln aufstellen. An den Kegeln, die ja noch in der Entwicklungsphase sind, kann man über verschiedene Grössen und Durchmesser auch noch den Prozess für grössere Mengen an Salzlösung optimieren.

Es klingt auch so, also wäre dann die Abtrennung der anderen Salze leicht möglich?

Genau. Das geht mit den Kegeln besonders elegant. Die Salze fallen nämlich auf der Aussenhaut in der Reihenfolge aus, in der sie sich chemisch nicht mehr im Wasser lösen können. Als erstes fällt Natriumchlorid aus, denn davon ist in der Lösung am meisten vorhanden. Wenn ich also weiss, bis zu welcher Konzentration Natriumchlorid ausfällt, kann ich quasi den Prozess kurz unterbrechen und kann das abkratzen und separat als Speisesalz verkaufen. Wenn ich das dann weiterlaufen lasse, dann werden als nächstes Kaliumchlorid, Magnesiumsulfat und andere Salze ausgefällt. So dass ich also eine zeitliche Trennung der Salze habe.

Wenn die Kegel mit den Eindampfungsbecken der bolivianischen Regierung konkurrieren wollten, müsste man dann nicht etwa 4000 Kegel haben, das haben wir jedenfalls mal versucht auszurechnen, um die gleiche Menge Lithiumcarbonat zu gewinnen? Das wäre ja ein Wald von Kegeln …

Das kann sein.

Aber der Salar ist ja auch sehr gross – etwa viermal so gross wie das Saarland oder halb so gross wie ganz Sachsen-Anhalt …

Ja, 10 000 Quadratkilometer. Man muss aber berücksichtigen, dass sich in einem «Wald von Kegeln» diese untereinander beeinflussen, sich also zum Beispiel die Luftfeuchtigkeit erhöht. Das heisst, die Effektivität der Eindampfung würde verringert. Man müss­te jeweils kleinere Gruppen von Kegeln aufbauen und die immer ein Stück voneinander entfernt aufstellen.

Da würde die Technik ja eigentlich gut zu einer dezentralen Struktur passen, in die die lokale Bevölkerung, die indigenen comunidades (Gemeinden) einbezogen sind.

Das stimmt. Man kann die Kegel ja auch sehr mobil überall einsetzen, und wenn die Regenzeit beginnt, könnte man sie auch wieder abbauen oder einfach stillegen. Sobald es dann trocken wird, könnte man den Prozess wieder neu starten. Auf die Weise gäbe es Verluste nur kurzzeitig, wenn der Regen unerwartet kommt. Ein weiterer Vorteil der Kegel ist, dass sie – im Gegensatz zu den grossen Becken – nicht dauerhaft das Landschaftbild verändern.

Und wieviel würde ein Kegel kosten?

Unser Ziel ist es, die Herstellungskosten unter 200 US-Dollar zu halten. Man kann da aber auch noch einiges tun, indem man Salz verwendet oder billigere Stoffe und Planen, je nachdem. Immer 5 Kegel brauchen ausserdem ein Solarpanel für die Stromversorgung.

Ihr habt ja Versuche gemacht in der Gemeinde Tahua. Ist es denn realistisch, dass die comunidades bzw. eben jeweils Familien diese Kegel verwalten und betreiben?

Theoretisch wäre das möglich. Es bräuchte eben ein wenig Ausbildung dazu. Man braucht da kein Studium, man bräuchte nur einfach jemanden, der den Leuten das in angemessener Form erklärt und zeigt. Ob die comunidades das dann wirklich umsetzen und machen wollen, das hängt von vielen Rahmenbedingungen ab, nicht zuletzt vielleicht auch davon, wie die Leute so eine neue Technik akzeptieren und für sich annehmen.

Habt ihr gesehen, ob da eine gewisse Bereitschaft besteht? Oder haben die Leute gleich abgewehrt?

Nein, nein! Die waren euphorisch und wollten unbedingt mitmachen. Mehrere Dörfer auf einmal wollten gleich die Kegel bei sich haben. Das Problem war, dass die 20 Dorfbewohner, die sich die Prozedur dann angeguckt haben, nur für einen Tag kamen und am nächsten verschwunden waren. Wir wissen nicht, warum. Wir bräuchten da Einheimische, die das Projekt überzeugend vermitteln können. Und auch Ethnologen, die die Strukturen und jahrhundertealten Traditionen dieser comunidades kennen und überlegen, wie man da überhaupt Neues einführen kann. Da sind wir als Naturwissenschaftler überfordert.

Zum Schluss noch ein weiteres wichtiges Thema – die ökologischen Folgen der Lithiumgewinnung, speziell der Wasserverbrauch. Was weiss man darüber?

Die staatliche bolivianische Bergbaugesellschaft Comibol hat – in Anlehnung an Daten aus Chile – eine Schätzung gemacht, dass sie bei industrieller Produktion von Lithium etwa 4000 Kubikmeter Süsswasser und etwa 5000 Kubikmeter leicht salziges Brackwasser pro Tag verbrauchen wird. Um diese Mengen pro Tag zu gewinnen, reicht das Flusswasser aus dem Rio Grande – dem Hauptzufluss – bei weitem nicht aus. Das heisst, es muss zusätzlich sehr viel Grundwasser gefördert werden. Hier hat man jedoch über Isotopenuntersuchungen festgestellt, dass das Grundwasser sehr alt ist – zwischen 90 und über 1000 Jahre. Das bedeutet, dass das, was man als Grundwasser fördert, nicht durch heutige Niederschläge gebildet wird, sondern vor vielen hundert bis tausend Jahren gebildet wurde. Es ist also quasi eine nicht erneuerbare Ressource. Wenn man das fördert und verbraucht, dann wird dieser «Vorratsbehälter» im Untergrund langsam leer.

Das heisst, auch die Sorge der Bewohner rund um den Salar, was dann passieren könnte mit ihrem Gemüse- und Quinua-Anbau und ihrer Lamazucht, ist durchaus berechtigt …

Das würde ich schon so sehen. Bei diesen Mengen an gefördertem Grundwasser wird der Grundwasserspiegel abgesenkt. Damit kann es dazu kommen, dass Quellen versiegen und Feuchtstellen trockenfallen, womit dann eben kein Anbau, zum Beispiel von Quinua, mehr möglich ist. Die Frage ist eben auch, wo gefördert wird und wie gross der Auswirkungsbereich ist. Aber auch für die Kegel ist die Frage, wieviel Frischwasser gebraucht wird, um sie sauber zu waschen usw. Es gibt eben noch kein Pilotprojekt, bei dem man das erfahrungsmässig schon mal abschätzen könnte.    •

Quelle: www.quetzal-leipzig.de

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