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Supervulkane könnten die Zukunft der Lithiumbatterie sein

Anna Schughart 24.08.2017

Laptops, Smartphones, Elektroautos: Lithiumbatterien werden immer wichtiger. Damit steigt auch die Nachfrage nach dem Leichtmetall. Nachschub könnte bald von ungewöhnlicher Stelle kommen: Supervulkane haben große Lithiumvorkommen. Wissenschaftler haben herausgefunden, wieso das so ist.

Supervulkane haben eine enorme Zerstörungskraft. Deshalb dürfen sie in keiner Aufzählung fehlen, die das Ende der Menschheit voraussagt. In der langen Geschichte der Erde sind schon zahlreiche Supervulkane ausgebrochen. Bevor der nächste Supervulkan in die Luft fliegt, könnte die Menschheit von dieser Vergangenheit aber noch profitieren. Denn inaktive Supervulkane sind eine gute Quelle für Lithium.

Die Nachfrage nach dem Alkalimetall steigt: Handys, Laptops, elektrische Autos – ohne Lithiumbatterien derzeit nicht denkbar. Auch um Wind- und Solarenergie zu speichern, sind immer mehr Lithiumbatterien (oder genauer: Lithium-Ionen-Akkumulatoren) nötig. Ihr Vorteil: Sie haben keinen Memory-Effekt, eine geringe Selbstentladung und lassen sich hunderte Male wieder aufladen. Für manche ist Lithium deshalb schon das neue Öl. Dementsprechend besorgt sind sie, dass die Versorgung mit Lithium ins Stocken geraten könnte.

„Es gibt auf der Welt keinen Lithium-Mangel“, sagt Gail Mahood, Geologin an der Stanford University. Aber der Abbau von Lithium konzentriert sich auf wenige Gebiete. Das meiste Lithium kommt aus Australien und Chile.

Mahood und ihr Team haben gezeigt, dass das nicht so bleiben muss. Die USA, die die Rohstoffabhängigkeit von anderen Ländern fürchtet, könnte selbst deutlich mehr Lithium abbauen. Denn alte Supervulkane – von denen es in den Vereinigten Staaten viele gibt – bergen ein erstaunliches Lithiumvorkommen.

Ein riesiger Krater ist der Vorteil für die Zukunft der Lithium-Batterie

Supervulkane sind größer als die bekannten Vulkane wie etwa der Ätna, der Vesuv oder andere. Die Magmakammer des Yellowstone-Supervulkans (der unter dem berühmten Nationalpark liegt) hat zum Beispiel Ausmaße von 40 Mal 80 Kilometern. Die Magmakammer der Supervulkane ist so groß, dass sie im Gegensatz zu den anderen Vulkanen keinen Kegel, sondern eine Caldera ausbilden: Nach dem sie ausgebrochen sind, entsteht ein riesiger Krater im Boden. Für die Zukunft der Lithium-Batterie ist dieser Einbruchkessel ein entscheidender Vorteil.

In geringer Konzentration findet sich Lithium in vielen Gesteinsarten. Doch in dem Material, das die Supervulkane ausspucken, ist seine Konzentration besonders hoch. Das alleine ist aber noch nicht entscheidend, um große Lithiumvorkommen zu schaffen. „Ich habe immer gedacht, dass dazu ganz spezielles Gestein notwendig sei“, sagt Mahood. Doch das Gegenteil ist der Fall: Mahood und ihr Team haben herausgefunden, dass die ursprüngliche Konzentration von Lithium im Magma nicht besonders außergewöhnlich sein muss. Entscheidend ist, was nach dem Ausbruch passiert.

Normalerweise füllt sich die Caldera nach einem Ausbruch mit Wasser. Dieses Wasser kann durch weitere Ausbrüche oder Magma erhitzt werden. „Dann hat man einen Teebeutel-Effekt“, erklärt Mahood. Das heiße Wasser löst die Stoffe, die sich leicht bewegen lassen, aus dem Sediment heraus. Einer dieser Stoffe ist Lithium. Das Lithium sammelt sich in einer Lehmschicht, die Hectorite genannt wird. Die Lithium-Konzentration im Hectorite liegt dann ein Vielfaches über dem Lithiumgehalt in normalen Steinen. Die Supervulkane liefern also nicht nur das Lithium, sie bilden auch gute Voraussetzungen, um es einzufangen und zu konzentrieren.

Hectorite wird schon heute abgebaut. „Allerdings nicht wegen des Lithiums, sondern um es in einem speziellen Bohrschlamm zu verwenden“, sagt Mahood. Wie schwierig oder einfach es wäre, an das Lithium im Hectorite zu gelangen, kann sie nicht sagen. Daran werde aber gearbeitet.

Wenn es so weit ist, wie groß ist dann der Einfluss auf die Natur? „Wir werden nicht anfangen, im Yellowstone zu graben“, sagt Mahood. Stattdessen solle das Lithium in Gegenden abgebaut werden, die nicht stark besiedelt sind und die nur wenige Menschen als besonders „malerisch“ bezeichnen würden. „Dann würde man vor allem Löcher in die Erde graben“, sagt Mahood. „Im Gegensatz zum Abbau von Seltenen Erden besteht dabei nicht die Gefahr einer radioaktiven Kontamination.“

Die Supervulkane könnten dabei noch ganz andere Schätze zu Tage fördern. Mahood untersucht derzeit unter anderem, ob sie auch für die Konzentration von Seltenen Erden gute Bedingungen bereithalten. „Das werden wir auf jeden Fall weiterverfolgen,“ sagt Mahood. „Denn das könnte sogar wichtiger als Lithium sein. Besonders dann, wenn diese Seltenen Erden nicht mit Uran und Thorium assoziiert sind.“

Mahood und ihr Team arbeiten schon seit mehr als zehn Jahren an der Erforschung von Calderen. Lithium zu finden, war dabei gar nicht die Absicht. Es freue sie deshalb, sagt Mahood, dass, was in der späteren Phase ihrer Karriere als Grundlagenforschung begann, jetzt „wichtige praktische Anwendungen hat“.