Rare Ressourcen - Graphit: Aktivstoff für Anoden

Graphit: Ein kritischer Rohstoff und seine Bedeutung für Batterien Deutschlandfunk Forschung Sprecher*in 2 aktuell Sprecher*in 3 bei einem Rohstoff, der in jedem Bleistift steckt, würde man als Laie kaum vermuten, dass der mal knapp werden könnte. Und doch warnen Fachleute seit Jahren davor, dass der wichtige Industrie Rohstoff Graphit mal knapp werden könnte. Woran das liegt und was dagegen hilft, verrät Volker Mrasek in Teil 10 unserer Serie über Europas gefährliche Abhängigkeiten von Rohstoffimporten. Sprecher*in 2 Rare Ressourcen, Graphit Aktivstoff für Anoden. Sprecher*in 1 Kein Flugzeugtriebwerk, das warm läuft, sondern eine Recyclinganlage, die hochfährt in einer großen Technikumshalle in Braunschweig. Sprecher*in 4 Das ist unser Ansaugzyklon, da wird das Material angesaugt. Wir können jetzt auch noch mal wieder runtergehen, ein bisschen. Sprecher*in 1 Florian Stichelmann ist als Techniker für die Anlage verantwortlich. Massive Stahlträger, jede Menge Rohre und ein zentraler 8 Meter Turm mit einem Schredder drin. Andere Anlagenteile tragen kryptische Namen der Zick-Zack Material, Sichter zum Beispiel oder das Luftstrahltaumelsieb. Kein Rätsel ist dagegen, wovon sich die Anlage ernährt. Sie frisst Lithium Ionen Batterien, bevorzugt ausrangierte Zellen von Elektroautos. Sprecher*in 5 In dem Fall von einem VW Modul, so wie es im ID 3 id 4 verbaut ist. Und das versuchen wir dann eben zu recyceln. Sprecher*in 1 Steffen Fischer ist Wissenschaftler an der TU Braunschweig im Institut für Partikeltechnik. Den Chemieingenieur interessieren vor allem Metalle wie Nickel, Mangan und Kobalt, die in den Elektroden der alten Akkuzellen verbaut sind, aber auch Graphit. Eine Form von Kohlenstoff. Dessen Farbe haben übrigens auch die vielen Stahlträger und Rohre der Braunschweiger Pilotanlage. Sprecher*in 5 Ist grau wie Graphit, da geht auch Graphit. Sprecher*in 1 Durch Kohlenstoff kann hart wie Diamant sein und weich wie Graphit, je nach Kristallstruktur. Bei Graphit ist sie blättrig Schichtförmig so kommt das Mineral auch in der Erdkruste vor und das weltweit. Graphit lässt sich außerdem synthetisch herstellen, wie Sophie Damm erläutert, Geologin bei der Deutschen Rohstoffagentur in Berlin. Sprecher*in 6 Ausgangsmaterial sind kohlenstoffhaltige Materialien, überwiegend Petrolkoks. Aus der Ölraffination wird hohen Temperaturen ausgesetzt über längere Zeiträume, wo, ich sag es mal salopp, der Prozess, den das Bergwerksprodukt natürlicher Graphit durchlaufen hat, über viele Millionen Jahre simuliert wird. Die Produktion weltweit waren zuletzt etwa anderthalb Millionen Tonnen natürlicher Graphit und ungefähr 3,5 Millionen Tonnen synthetischer. Sprecher*in 1 Das sind stattliche Mengen. Und dennoch gilt Graphit als kritischer Rohstoff für die Industrie in Deutschland und Europa. Graphit-Anwendungen, globale Quellen und Chinas Rolle Graphit. Wofür wird er gebraucht? Sprecher*in 1 Eine Anwendung sei wohl jedem geläufig, sagt Martin Rudolf, Ingenieur am Helmholtz Institut für Ressourcentechnologie im sächsischen Freiberg. Sprecher*in 7 Man schreibt ja mit dem sogenannten Bleistift und das hat eben mit dem Graphit zu tun. Also man schmiert dort diese Kohlenstoffschichten auf seinem Papier, die. Sprecher*in 1 Wichtigsten Anwendungsfelder sind aber durch andere Eigenschaften von Graphit definiert. Er hat eine hohe elektrische Leitfähigkeit, das macht ihn zum Standard Funktionsmaterial in Lithium Ionen Batterien. Sprecher*in 7 Im Smartphone bis hin zum. Elektromobilität in den Elektrofahrzeugen ein großer Anteil der Batterie ist Graphit. Das befindet sich auf der sogenannten Anode, also da, wo das Lithium hinwandert, wenn der Akku geladen wird. Sprecher*in 1 Auch für Bremsbeläge und als Schmiermittel wird Graphit eingesetzt. Die größten Mengen aber gehen in die sogenannte Feuerfestindustrie Sophie Damm. Sprecher*in 6 Graphit ist Hochtemperaturbeständig, wird in der Auskleidung von Hochtemperaturanwendungen, so Öfen und solchen Geschichten verwendet. Flammenschutz ist auch ein Thema, was immer mehr wird für Graphit. Sprecher*in 2 Woher kommt Graphit bisher? Sprecher*in 1 Gewisse Mengen des Kohlenstoffminerals werden sogar bei uns abgebaut. Martin Rudolph weiß, wo genau. Sprecher*in 7 Da gibt es eine Lagerstätte in der Nähe von Passau bei Kropfmühl. Die ist seit langem im Betrieb und wird immer noch abgebaut. Wir haben weitere Graphit Lagerstätten in Europa, wir haben in der Ukraine auch sehr guten Graphit. Und auch in anderen Ländern, die gute Rohstoffpartner sind für die Europäische Union. Sprecher*in 1 Das sind zum Beispiel Madagaskar und Mosambik in Ostafrika. Sprecher*in 7 Bei Graphitis ist aber die Wertschöpfungskette, das heißt, wie kann man das weiterverarbeiten. Da findet sehr viel in China statt. Für bestimmte Graphitprodukte sind wir sehr abhängig von China, zum Beispiel für die Batterien. Sprecher*in 2 Woher könnte Graphit in Zukunft kommen? Sprecher*in 1 Es gibt Prognosen, wonach Lithium Ionen Batterien in Elektroautos und Stromspeichern im Jahr 2030 fast 1000000 Tonnen Graphit beanspruchen werden, 50 mal mehr als noch vor 8 Jahren. Auch Europa brauche immer mehr davon, sagt Sophie Damm von der Deutschen Rohstoffagentur. Sprecher*in 6 Es gibt. Pläne, in Schweden Graphit abzubauen das Unternehmen, was dort aktiv ist, plant also auch die Weiterverarbeitung der eigenen Produktion zu batterietauglichen Qualitäten. Das braucht Zeit, das braucht Geld, aber die Entwicklung gibt. Sprecher*in 1 Es auch bei synthetischem Graphit darf man sich Zuwächse erhoffen. Seine Produktion in Ländern wie Spanien und Italien stagniert zwar seit Jahren, sie ist nämlich mit hohen Energiekosten und CO 2 Emissionen verbunden. Ein norwegischer Konzern will trotzdem bald große Mengen Graphit in Kanada synthetisieren und setzt dabei auf günstige erneuerbare Energieträger. Graphit-Recycling, EU-Vorgaben und Alternativen Jetzt. Sprecher*in 8 Haben wir die Anlage einmal eingeschaltet und der Ofen startet, zum Beispiel das Kühlaggregat, sodass er dann betriebsbereit wird. Sprecher*in 1 Noch. Sprecher*in 8 Eine Pumpe. Jetzt ist er mir die Laufbahn. Sprecher*in 1 Gegangen. Unter diesen Bedingungen gewinnt das Recycling von Graphit an Bedeutung, wie es in diesem Hochtemperaturofen erprobt wird. Felix Frobarth hat ihn gerade angeworfen, Maschinenbauingenieur an der TU Braunschweig, in dem. Sprecher*in 8 Ofen sind jetzt Graphitproben drin. Das, was wir im Wesentlichen mit der Anlage bezwecken, ist, dass wir Restverunreinigungen entfernen. Sprecher*in 1 Die neue Batterieverordnung der EU Kommission schreibt hohe Recyclingquoten für die Wertmetalle in den Elektroden vor. Kobalt und Nickel zum Beispiel müssen seit diesem Jahr zu 90% zurückgewonnen werden. Für Graphit besteht zwar keine Vorgabe, aber es gibt auch eine Recyclingquote für Batterien als ganzes, Brüssel will sie schrittweise erhöhen, dann wird sicher kein Weg mehr daran vorbeiführen, auch Graphit wiederzuverwerten. Sprecher*in 8 Der Anteil von Graphit an aktuellen Batteriezellen ist schon relativ hoch, da sprechen wir dann durchaus von 20%. Sprecher*in 1 Es. Es gibt erste Recyclingfirmen, die Batteriefähigen Graphit vermarkten, darunter ein ehemaliges Startup der TU Braunschweig. Ob er schon heute in Akkus von Elektroautos eingebaut wird, wisse er zwar nicht, sagt der Freiberger Helmholtzforscher Martin Rudolph. Sprecher*in 7 Es wird aber dazu kommen, einfach aus Gründen der Vorgaben von der EU wird man mehr oder weniger gezwungen sein, solche Rezyklate einzusetzen. Sprecher*in 2 Die lässt sich Graphit ersetzen. Sprecher*in 1 In Hochtemperaturöfen und dem Brandschutz ist das kaum möglich. In den Anoden von Lithium Ionen Batterien aber schon. Hier wird mit Silicium als Graphit Ersatz experimentiert, die EU Kommission stuft ein entsprechendes Projekt der Duisburger Firma PCC Thorion sogar als strategisch wichtig ein, allerdings ist man dort erst einmal auf der Suche nach Investoren. Ohnehin steckt die Substitution von Graphit noch im Forschungsstadium, was Sophie Damm skeptisch macht. Sprecher*in 6 Das wird in Zukunft zunehmen. Aber dass Graphit beispielsweise aus den Licymionbatterien mittelfristig verschwindet, daran glaube ich nicht. Sprecher*in 2 Wie kritisch ist die Versorgung wirklich? Sprecher*in 1 Es gibt genügend Lagerstätten von Graphit weltweit, es gibt neue Bergbauprojekte und Erzmengen, die noch lange reichen. Sprecher*in 6 Der Flaschenhals ist die Weiterverarbeitung. Selbst wenn wir ne zusätzliche Förderung in Ländern wie Australien, Kanada haben. Das Material geht immer noch aktuell nach China um weiterverarbeitet zu. Sprecher*in 1 Werden. Wer sich entschließt, Graphit abzubauen, sollte ihn also am besten auch selbst aufbereiten. Länder, die das machen. Könnten für Europa zu Alternativen Bezugsquellen werden. Das wäre ein weiterer Weg, um sich aus der Abhängigkeit von China zu lösen. Abhängigkeit reduzieren: Fazit der Rohstoff-Serie Neben dem jetzt startenden Recycling von Graphit. Sprecher*in 5 Ich muss einmal kurz oben die Freigabe erteilen. Sprecher*in 3 Graphit, der Aktivstoff für Anoden, das war die 10. Und letzte Reportage unserer Serie Rare Ressourcen von Volkheim Rasek. Sie finden alle Beiträge in der Deutschlandfunk App und können Sie dort gerne auch Freunden oder Bekannten weiterempfehlen.