Die Lithiumlagerstätte im erloschenen Vulkan Nevada könnte die größte der Welt sein

„Geld verändert alles“, so Cindi Lauper. Sie hat recht. Geld oder die Suche nach Dingen, die man dafür eintauschen kann, ist einer der Hauptmotive für alle menschlichen Aktivitäten. Das war es, was Kolumbus auf seine Reise über den Ozean schickte, auf der Suche nach den Reichtümern, die ihn vermutlich auf der anderen Seite erwarteten. In jüngster Zeit ist Lithium „wertvoller als Gold“ geworden, da die Suche nach batteriebetriebenen Fahrzeugen immer schneller voranschreitet.

Die Chinesen waren dem Rest der Welt weit voraus, als sie den Wert von Lithium erkannten. Während die meisten Nationen schliefen, war China damit beschäftigt, Lithiumvorkommen auf der ganzen Welt zu identifizieren und sie entweder aufzukaufen oder Sweet-Deals mit denen auszuhandeln, die den Wert von Lithium vielleicht nicht voll erkannten. Das Unternehmen hat seine Marktmacht genutzt, um der dominierende Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien zu werden, mit praktisch vollständiger Kontrolle über jeden Schritt im Prozess vom Bergbau über die Herstellung von Batteriekomponenten bis hin zur Herstellung fertiger Batteriezellen.

Seit einem Jahrzehnt ringen die Menschen verzweifelt darüber, wie China das geschafft hat, und beklagen die Tatsache, dass die Vereinigten Staaten auf der Strecke bleiben. Sie gehen davon aus, dass Amerika für diese unverzichtbare Technologie immer China verpflichtet bleiben wird.

Aber auf dem Weg in Chinas schöne neue Welt der Mineraliendominanz passierte etwas Komisches. Es hat andere dazu angeregt, nach Alternativen zu suchen. Vor allem im kalifornischen Salton Sea-Gebiet sind neue Unternehmen entstanden, die Lithium aus Salzlake gewinnen. Doch trotz rosiger Prognosen werden sie noch Jahre davon entfernt sein, genug Lithium zu gewinnen, um den amerikanischen Bedarf zu decken. Derzeit ist Australien der größte Lithiumlieferant der Welt.

Am 30. August 2023 veröffentlichten drei Forscher – Thomas Benson, Matthew Coble und John Dilles – einen Artikel in der Zeitschrift Wissenschaftliche Fortschritte Darin berichten sie über die Entdeckung der möglicherweise größten bekannten Lithiumlagerstätte der Welt in der Caldera eines erloschenen Vulkans in Nevada nahe der Grenze zu Oregon. Sollte sich ihre Entdeckung als richtig erweisen, könnte dies dramatische Auswirkungen auf die Fähigkeit Amerikas haben, Batterien herzustellen, ohne auf chinesische Quellen angewiesen zu sein. Hier ist die Zusammenfassung ihrer Arbeit:

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„Die Entwicklung einer nachhaltigen Lieferkette für die globale Verbreitung von Lithium-Ionen-Batterien in Elektrofahrzeugen und Netzspeichern erfordert die Gewinnung von Lithiumressourcen, die die lokalen Umweltauswirkungen minimieren. Vulkansedimentäre Lithiumressourcen haben das Potenzial, diese Anforderung zu erfüllen, da es sich in der Regel um flache Lagerstätten mit hoher Tonnage und einem geringen Abfall-Erz-Abraumverhältnis handelt. Illithaltige miozäne Seesedimente im südlichen Teil der McDermitt-Caldera (USA) am Thacker Pass enthalten extrem hohe Lithiumgehalte (bis zu ~1 Gew.-% Li), mehr als das Doppelte der Lithiumkonzentration im gesamten Gestein in smektitischen Tonsteinen in der Caldera und anderen bekannten Tonstein-Lithiumressourcen weltweit (<0,4 Gew.-% Li). Die vor Ort gemessenen Illit-Konzentrationen liegen in fluorreichen illitischen Tonsteinen zwischen etwa 1,3 und 2,4 Gewichtsprozent Li. Die einzigartige Lithiumanreicherung von Illit bei Thacker Pass resultierte aus einer sekundären Lithium- und Fluor-haltigen hydrothermalen Veränderung primär neu gebildeter Smektit-haltiger Sedimente, ein Phänomen, das bisher nicht identifiziert wurde.“

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Entsprechend Welt der ChemieDas Trio geht davon aus, dass 20 bis 40 Millionen Tonnen Lithiummetall in einem Vulkankrater liegen, der vor etwa 16 Millionen Jahren entstanden ist. Das ist mehr als die Ablagerungen unter einer bolivianischen Salzwüste, die bisher als die größte der Welt galt.

Eine Analyse ergab, dass ein ungewöhnlicher Tonstein, der aus dem Mineral Illit besteht, 1,3 bis 2,4 % Lithium im Vulkankrater enthält. Dies ist fast das Doppelte der Menge, die in Magnesiumsmektit enthalten ist, das häufiger vorkommt als Illit.

„Glaubt man ihrer vorläufigen Einschätzung, handelt es sich hier um ein sehr, sehr bedeutendes Lithiumvorkommen“, sagte Anouk Borst, Geologin an der belgischen Universität KU Leuven. „Es könnte die Dynamik von Lithium weltweit verändern, in Bezug auf Preis, Versorgungssicherheit und Geopolitik.

„Dies wäre eine mehrstufige Umwandlung von lithiumhaltigem Smektit zu Illit, wobei hydrothermale Flüssigkeiten die Tone mit Kalium, Lithium und Fluor anreichern. Sie scheinen den idealen Punkt erreicht zu haben, an dem die Tone nahe der Oberfläche erhalten bleiben, so dass sie nicht so viel Gestein abbauen müssen, es aber noch nicht verwittert ist“, fügte er hinzu.

Wie kam das Lithium dorthin?

Für einen Geologen ist die Entstehungsgeschichte dieser Lagerstätten eine faszinierende Geschichte. Die McDermitt-Caldera entstand vor 16,4 Millionen Jahren, als etwa 1000 Kubikkilometer glühendes Magma nach außen explodierten. Die Caldera war mit ausgebrochenen Produkten eines alkalischen Magmas gefüllt, das reich an Natrium und Kalium sowie Lithium, Chlor und Bor war. Dieses kühlte schnell ab und bildete ein feinkristallines, glasartiges Vulkangestein – Ignimbrit – das durch Verwitterung zu lithiumreichen Partikeln führte.

Anschließend bildete sich im Krater ein See, der Hunderttausende von Jahren bestehen blieb und an dessen Boden verwittertes Vulkan- und Umgebungsmaterial ein lehmreiches Sediment bildete. Die neue Analyse ergab, dass die Sedimente nach der Entleerung des Sees durch einen weiteren Vulkanismus einer heißen, alkalischen Sole ausgesetzt wurden, die reich an Lithium und Kalium ist.

„Frühere Untersuchungen gingen davon aus, dass sich Illit überall in der Tiefe der Caldera befand“, sagt Benson, Geologe bei Lithium Americas Corporation (LAC), und dass es entstand, als hohe Temperaturen und Drücke Smektit in Illit verwandelten.

Bensons Team vermutete, dass sich durch diese heiße Sole eine etwa 40 Meter dicke Illitschicht in den Seesedimenten gebildet habe. Die Flüssigkeit bewegte sich entlang von Brüchen nach oben, die sich bildeten, als die vulkanische Aktivität wieder einsetzte, und wandelte Smektit im südlichen Teil des Kraters, der heute als Thacker Pass bekannt ist, in Illit um. Das Ergebnis war ein Lithium-reicher Tonstein.

Das Material könnte am besten als „ein bisschen wie brauner Töpferton“ beschrieben werden, sagte Christopher Henry, emeritierter Professor für Geologie an der University of Nevada in Reno. „Es ist äußerst uninteressant, außer dass es so viel Lithium enthält. Es wurde viel nach weiteren Lagerstätten gesucht“, fügte Henry hinzu. „Die Vereinigten Staaten haben derzeit nur einen kleinen Lithium-Sole-Produktionsbetrieb in Nevada.“

Wirtschaftlich bedeutsam

Benson sagt, sein Unternehmen rechnet damit, im Jahr 2026 mit dem Abbau zu beginnen. Es wird Ton mit Wasser entfernen und dann die kleinen Lithiumkörner mithilfe einer Zentrifuge von den größeren Mineralien trennen. Der Ton wird dann in Fässern mit Schwefelsäure ausgelaugt, um das Lithium zu extrahieren.

„Wenn sie das Lithium auf eine sehr energiearme Weise oder in einem Prozess, der nicht viel Säure verbraucht, gewinnen können, kann das wirtschaftlich von großer Bedeutung sein“, sagt Borst. „Die USA hätten ihre eigene Lithiumversorgung und die Industrie hätte weniger Angst vor Versorgungsengpässen.“

Das wegnehmen

Das ganze Streiten darüber, dass Amerika nicht genug Lithium habe, um alle künftig benötigten Batterien zu produzieren, ist übertrieben. Ressourcenknappheit führt immer zur Entdeckung neuer Ressourcen. Dies geschieht seit Jahrzehnten in der Kohle-, Öl- und Gasindustrie. Gerade als die Angstmacher anfingen zu sagen, dass uns diese Rohstoffe ausgehen würden, wurden entweder neue Vorräte gefunden oder neue Wege entdeckt, um mehr davon aus der Erdoberfläche zu gewinnen. Fracking ist ein perfektes Beispiel dafür, wie neue Technologien Rohstoffunternehmen viel länger als erwartet profitabel halten können.

Wenn Amerika Lithium braucht, werden die Herrlichkeiten des freien Marktes es finden. Diejenigen mit wirklich langen Fristen können sich bereits eine Zukunft vorstellen, in der es durch andere billigere und reichlichere Materialien ersetzt wird. Vielleicht eines Tages, in der Zukunft CleanTechnica Autoren werden von „Peak Lithium“ sprechen.

Entspannt euch, Leute. Alles läuft wie es soll und pünktlich. Natürlich wäre es schön, wenn die Nationen lernen würden, zusammenzuarbeiten, um die Erde für künftige Generationen zu bewahren, denn das wird nie passieren. Da ist kein Geld drin.