Von Rohstoff bis Recycling

Christiane Weihe

Die Elektromobilität ist Kritik gewöhnt. Egal, ob es um Reichweiten, die Ladeinfrastruktur oder die CO2-Emissionen bei der Herstellung der Autos geht. Aber auch der Ressourcenbedarf von Elektrofahrzeugen sowie die damit verbundenen Folgewirkungen stehen immer wieder im Fokus – so etwa mit Blick auf die Wassernutzung in Lateinamerika. In den Batterien von Elektrofahrzeugen sind hohe Mengen wertvoller Metalle verbaut. Sie können – je nach Batterietyp – zwischen 5 und 12 Kilogramm Kobalt sowie zwischen 4 und 15 Kilogramm Lithium enthalten. Manche Batterien kommen aber auch bereits ganz ohne Kobalt aus. Klar ist: Natürlich müssen wir aus sozialer und ökologischer Sicht auch bei der Elektromobilität genau hinschauen. Ihren Ressourcenbedarf analysieren und so nachhaltig wie möglich gestalten, Recyclingmöglichkeiten ausschöpfen und weiterentwickeln. Dabei darf jedoch nicht vergessen werden, dass auch das „Konkurrenzprodukt“, der Verbrenner, einen immensen Ressourcenbedarf hat. Wie die Elektromobilität im Vergleich dazu abschneidet und welche Möglichkeiten einer langfristig nachhaltigen Rohstoffversorgung es gibt, damit beschäftigen sich auch die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Öko-Instituts.

Wer den Ressourcenbedarf der Elektromobilität betrachtet, sollte dies ganzheitlich tun: Von der Gewinnung der Rohstoffe über die Produktion von Lithium-Ionen-Batterien bis hin zum Recycling. Im aktuellen, von der EU geförderten Projekt „RE-SOURCING“ arbeitet das Öko-Institut genau daran. Gemeinsam mit elf Partnern betrachten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler koordiniert von der Wirtschaftsuniversität Wien den Bereich der Erneuerbaren Energien, den Elektronik- sowie den Mobilitätssektor. „Wir entwickeln eine Roadmap, die zeigt, wie bis 2050 die Wertschöpfungskette von Lithium-Ionen-Batterien nachhaltig gestaltet werden kann. Dabei widmen wir uns mit Blick auf Lithium, Kobalt, Nickel und Graphit dem Abbau der Rohstoffe, der Batterieproduktion sowie dem Recycling“, sagt Dr. Johannes Betz, Wissenschaftler im Bereich Ressourcen & Mobilität. „In einem ersten Schritt haben wir den Ist-Zustand abgebildet, nun analysieren wir besonders positive Beispiele aus der Praxis.“ Zusätzlich untersucht das Projektteam die Standards und gesetzlichen Rahmenbedingungen in diesen Bereichen. „RE-SOURCING soll die Politik dabei unterstützen, die richtigen Strategien und effektive Maßnahmen zu entwickeln. Aber auch Unternehmen und Zivilgesellschaft sind gefragt – etwa mit Blick auf nachhaltiges Wirtschaften oder ein höheres Bewusstsein für eine nachhaltigere Ressourcengewinnung.“

Auch der Betrieb selbst spielt natürlich für die Nachhaltigkeitsbilanz von Elektrofahrzeugen eine wichtige Rolle. In Sachen CO2-Einsparung, so der Experte vom Öko-Institut, haben sie die Nase im Vergleich zu Verbrennern vorn. „Jede wissenschaftlich korrekte Studie, die aktuelle Werte verwendet, zeigt, dass die E-Autos hier unterm Strich besser abschneiden. Zwar verursacht die Herstellung eines E-Autos mehr Treibhausgase, im Betrieb macht es dies aber wieder wett. Wer elektrisch mobil ist, trägt außerdem zu einer besseren Luftqualität bei, weil lokal deutlich weniger Luftschadstoffe entstehen.“

Elektro vs. Verbrenner

Beim Blick auf den Ressourcenbedarf der Elektromobilität wird zudem oft aus dem Blick verloren, dass auch die Mobilität mit Verbrennungsmotoren viele Ressourcen benötigt. Vor allem: Erdöl. In der Studie „Resource comsumption of the passenger vehicle sector in Germany until 2035 – the impact of different drive systems“ hat das Öko-Institut gemeinsam mit ifeu und T&E den deutschen Pkw-Sektor bis 2035 im Auftrag des Bundesumweltministeriums erstmals aus Ressourcenperspektive bewertet. In einem Szenario, das bis 2035 eine Umstellung auf 100 Prozent Elektromobilität annimmt, zeigt sich dabei etwa, wie viel Erdöl eingespart werden könnte. „Darin reduziert sich der Erdölbedarf auf etwa die Hälfte“, sagt Johannes Betz, „so können auch die zahlreichen sozialen und ökologischen Probleme verringert werden, die mit der Gewinnung und Nutzung verbunden sind.“ Der Experte vom Öko-Institut meint damit etwa die Verseuchung riesiger Landstriche in Russland, dem größten Erdöllieferanten für Deutschland, oder auch die großen Umweltprobleme in den USA. „Auch für Nigeria bringt die Erdölgewinnung massive Probleme mit sich: Das reicht von Unglücken und Bränden durch angezapfte Ölleitungen über die Verseuchung des Nigerdeltas bis hin zu der Tatsache, dass vor allem eine kleine Elite davon profitiert.“

Zusätzlich widmete sich das Projektteam auch Metallen wie Lithium, Kobalt oder Kupfer. „Wir gehen in unserem Szenario davon aus, dass der höchste Bedarf an Primärrohstoffen 2035 erreicht sein wird“, so Betz, „der Anteil von recycelten Metallen aus Antriebsbatterien wird kontinuierlich steigen und damit die Nachfrage nach Primärrohstoffen senken. Es braucht hierfür aber auch ehrgeizige Recyclingziele.“ Der Wissenschaftler sieht keine Grundlage für die Befürchtung, dass uns in Zukunft die Schlüsselmaterialien der Elektromobilität ausgehen. „Selbst wenn sich etwa der Bedarf an Lithium bis 2035 weltweit verzehnfacht, liegt er jährlich immer noch bei weniger als einem Prozent der Ressourcen, die heute bekannt sind.“ Das vorhandene Lithium könne den Bedarf decken, auch wenn temporäre Engpässe etwa aufgrund von zu wenigen Anbietern nicht auszuschließen sind.

Eine zentrale Rolle für die Nachhaltigkeit von Elektrofahrzeugen spielt ihr Herzstück – die Batterie – und damit auch die Frage, was mit ihr passiert, wenn das Auto entsorgt werden soll. „In Europa werden alle gesammelten Batterien recycelt und Rohstoffe wie Kobalt, Nickel oder Kupfer zurückgewonnen“, sagt Betz, „bei Lithium ist das technisch bislang leider relativ schwierig, deswegen wird es in den meisten Fällen noch nicht recycelt.“ Aus Sicht des Wissenschaftlers fehlen derzeit auch die regulativen Rahmenbedingungen hierfür. „Die bisherigen Vorgaben schauen nur auf die Masse und legen ein Recyclingziel von 50 Prozent fest. Das wurde jedoch in der Vergangenheit teils schon erreicht, wenn man nur das Batteriegehäuse zum Recycling gegeben hat.“ Daher braucht es Ziele, die dafür sorgen, dass alles zurückgewonnen wird, das technisch unter den besten Bedingungen möglich ist. Einen wichtigen Impuls hierfür kann die neue Batterieverordnung der Europäischen Kommission geben, deren Verabschiedung für Mitte 2022 erwartet wird. „Die EU-Kommission schlägt vor, die Ziele für die Gesamtmenge der recycelten Masse zu erhöhen und gleichzeitig spezifische Recyclingziele für Nickel, Kobalt, Kupfer und auch Lithium festzulegen.“ Zusätzlich soll es Vorgaben für den Einsatz von Recyclingmaterial in neuen Batterien geben. Wichtig sei zudem die Definition, was tatsächlich als Recycling zählt. „Derzeit gilt es in vielen europäischen Ländern schon als Recycling, wenn die Rohstoffe später im Straßenbau verwendet werden.“ Wichtig sei darüber hinaus, schon heute an ein umfassendes Recycling zu denken. „Derzeit gibt es noch keine großen Batterieströme, auch weil die Fahrzeuge recht lange halten. Aber wenn die Zahl der Elektrofahrzeuge nun deutlich steigt, wird sich das natürlich ändern.“

Zu einer ganzheitlichen Betrachtung des Ressourcenbedarfs der Elektromobilität gehört auch, eine Zweitnutzung zu betrachten. Denn schon heute werden Gedanken laut, ausgediente Elek­trofahrzeuge und Batterien in Länder des globalen Südens zu exportieren. „Wenn das umgesetzt wird, muss es aber Mindestkriterien geben. Für die Qualität der Batterien ebenso wie für die Frage, wer später das Recycling übernimmt. Es darf nicht passieren, dass minderwertige Ware exportiert wird und die Lithium-Ionen-Batterien dann vor Ort für große Probleme sorgen – so etwa für Brände auf Deponien.“ Doch egal, ob es um Bergbau, Produktion, Nutzung, Zweitnutzung oder Recycling geht – grundsätzlich, schließt der Wissenschaftler vom Öko-Institut, sei es auch aus Ressourcensicht natürlich am besten, ganz auf ein Auto zu verzichten. „Auch dann kann man natürlich die Vorteile der Elektromobilität genießen – etwa mit einem E-Bike oder dem E-Bus der örtlichen Verkehrsgesellschaft.“

Auf zwei bis zwölf Rädern

Wer mit Strom unterwegs sein will, kann dies heute sehr vielfältig tun. Denn Elektrofahrzeuge gibt es in zahlreichen Facetten: E-Fahrrad, E-Scooter, E-Motorroller, E-Autos in unterschiedlichen Fahrzeugklassen, E-Busse und sogar E-Lkw. Gerade die zweirädrige E-Mobilität erfreut sich hierzulande einer schnell steigenden Beliebtheit. So wurden 2020 fast zwei Millionen E-Bikes verkauft, 2015 waren es noch gut eine halbe Million. Die so genannten E-Scooter haben vor allem in den Städten einen hohen Zuwachs erfahren: Allein in Berlin waren im Jahr 2019 etwa 11.000 von ihnen unterwegs. Da sie jedoch oft nur für kurze Strecken genutzt werden, die sonst zu Fuß oder mit dem Fahrrad zurückgelegt werden, haben sie in Sachen Nachhaltigkeit nicht den besten Ruf. Dies liegt auch an der bislang meist geringen Lebensdauer der E-Scooter. Sie könnten Mobilität aber nachhaltiger machen, wenn sie länger genutzt werden und Autofahrten ersetzen. Auch E-Motorroller sind inzwischen in einer großen Bandbreite zu haben – und auch hier wächst der Markt.

Neben den zweirädrigen E-Fahrzeugen gewinnen auch größere Fortbewegungsmittel mit elektrischem Antrieb an Boden. So etwa die E-Busse: Ihre Zahl hat sich zwischen 2019 und 2020 mehr als verdoppelt. Derzeit ist ihr Gesamtanteil am ÖPNV zwar immer noch sehr gering – er liegt bei rund 1,4 Prozent – doch ein weiteres Wachstum wird erwartet.

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Der Chemiker Dr. Johannes Betz promovierte 2020 am MEET-Batterie-Forschungszentrum der Universität Münster. Im selben Jahr begann er seine Tätigkeit im Bereich Ressourcen & Mobilität des Öko-Instituts, wo er nun zu Elektromobilität, Ressourcenverbrauch und Kreislaufwirtschaft, aber auch Kunststoffrecycling sowie Bergbau und Rohstoffverarbeitung arbeitet.