Luftaufnahme von Verdunstungsteichen zur Lithium-Gewinnung in Nordargentinien

20. Mai 20259 min Lesezeit

Batteriemetalle für die Mobilitätswende: Wie Pumpen den Bergbau nachhaltig voranbringen

Elektroautos lösen eine rasant steigende Nachfrage nach Metallen wie Lithium, Kupfer, Kobalt und Nickel aus. Zunehmend wird diese schwieriger zu decken. Wie können wir die Förderung dieser kritischen Metalle ausbauen und dabei die Umwelt möglichst wenig belasten? Langlebige und wassersparende Pumpen sorgen dafür, dass der Bergbau effizienter, sicherer und umweltfreundlicher wird – und tragen so maßgeblich zur nachhaltigen Zukunft der Mobilität bei.

Infografik des prognostizierten Anstiegs der Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien.

Die Nachfrage nach Elektroautos steigt – und mit ihr der Bedarf an Batteriemetallen

Die Zukunft des Verkehrs ist elektrisch: Elektroautos sind effizient, klimafreundlich und leise. S&P Global Mobility erwartet für 2025 einen Anstieg der Verkäufe von Elektroautos – trotz eines herausfordernden Marktumfelds und Unsicherheiten bei staatlichen Förderungen. Demnach könnten die Verkaufszahlen 2025 um 30 Prozent steigen und 15,1 Millionen Fahrzeuge erreichen. Damit würden sie 16,7 Prozent der weltweiten Fahrzeugverkäufe ausmachen. Dies hat weitreichende Folgen: Mit der steigenden Zahl an Elektroautos wächst auch der Bedarf an Lithium-Ionen-Batterien rasant. McKinsey schätzt, dass die Nachfrage 2025 bei 1.500 Gigawattstunden (GWh) liegen wird und bis 2040 jährlich um 27 Prozent auf etwa 4.700 GWh ansteigen könnte. Das wiederum befeuert die Nachfrage nach kritischen Metallen wie Lithium, Kupfer und Kobalt, die für die Batterieproduktion unerlässlich sind. Die Bergbauindustrie steht damit vor der Herausforderung, mit der rasanten Entwicklung Schritt zu halten.

Von Lithium bis Kobalt: E-Autos benötigen zahlreiche kritische Metalle

Der Bau eines Elektroautos benötigt andere Materialien als der eines Verbrenners. Zwar ist ein Verbrennungsmotor deutlich schwerer als ein Elektromotor, doch er besteht fast ausschließlich aus Eisen- oder Aluminiumlegierungen. Im Gegensatz dazu enthalten die Motoren von Elektroautos viele hundert Meter Kupferkabel und häufig Permanentmagnete, die seltene Erden wie Neodym benötigen.

Darstellung der Menge der für ein Elektroauto notwendigen kritischen Metalle — Bedarf an Batteriemetallen für ein Elektroauto mit einer 75kWh-Batterie.
Quelle: IEA

Lässt man Stahl und Aluminium außer Acht, enthält ein Elektroauto nach einer Schätzung der International Energy Agency (IEA) etwa sechsmal mehr Metalle und Mineralien als ein Verbrenner. Während ein Auto mit Verbrennungsmotor aus nur 22 Kilogramm Kupfer und 11 Kilogramm Mangan besteht, enthält ein Elektroauto 206 Kilogramm Metall und Mineralien wie beispielsweise Kupfer, Mangan, Lithium oder Graphit. Die steigende Nachfrage nach diesen Mineralien stellt die Bergbauindustrie vor eine gewaltige Aufgabe. Um die Produktion von Elektroautos in großem Stil zu ermöglichen, müssen neue Wege gefunden werden, um die Versorgung mit diesen kritischen Rohstoffen sicherzustellen – ein Balanceakt zwischen technologischem Fortschritt und nachhaltiger Ressourcennutzung.

Infografik der prognostizierten Nachfrage nach Batteriemetallen bis 2034

Das Angebot kann die Nachfrage nicht decken

Die steigende Nachfrage nach Batteriemetallen bringt die globale Versorgung an ihre Grenzen. Prognosen des führenden Marktforschungsunternehmens Benchmark Mineral Intelligence (BMI) zeigen, dass sich der Bedarf an Lithium bis 2034 von 1,1 Millionen Tonnen Lithiumcarbonat-Äquivalent (LCE) auf 3,8 Millionen Tonne LCE mehr als verdreifachen wird. Das würde zu einem Defizit von 572.000 Tonnen führen. Auch bei Kobalt, Nickel und Mangan rechnet der Branchendienst mit einem deutlichen Defizit. Investitionen in den Bergbau sind auch notwendig, um unabhängiger von der Marktdominanz einzelner Staaten bei der Versorgung mit einzelnen Batteriemetallen zu werden. So werden zum Beispiel 60 Prozent des Lithiums in China raffiniert und 70 Prozent des Mangans stammen allein aus der Demokratischen Republik Kongo.

Pumpen sind entscheidend für die Sicherung des Rohstoffbedarfs

Um die durch Elektroautos ausgelöste Nachfrage nach Batteriemetallen zu decken, sind große Investitionen in die Bergbauindustrie notwendig. Pumpen spielen dabei eine unverzichtbare Rolle: von der Entwässerung tiefer Minen über die Förderung von Lithiumsole aus Salzseen bis hin zum Transport abrasiver Schlämme während der Erzverarbeitung. Hier drei Beispiele, wie Innovationen von KSB den Bergbau effizienter und nachhaltiger gestalten.

Ein mit Wasser gefüllter Minenstollen und zwei Tauchmotorpumpen der UPA-Reihe

Effizienz bei der Wasserentnahme: UPA-Reihe

Bohrlochpumpen sind unverzichtbar im Bergbau. So fördern sie beispielsweise im „Lithiumdreieck“ Argentinien, Bolivien und Chile die Sole, eine lithiumhaltige Salzlösung, aus unterirdischen Reservoirs. Doch auch bei Förderung von Erz im Tage- oder Untertagebau kann nicht auf sie verzichtet werden: Ohne regelmäßiges Abpumpen von Grundwasser drohen Überschwemmungen. Sowohl bei der Entnahme von Sole als auch bei Entwässerung kann das geförderte Wasser abrasive und korrosive Materialien enthalten, weshalb die Pumpen robust und zuverlässig sein müssen, um unter extremen Bedingungen zu bestehen. Die KSB UPA-Tauchmotorpumpen bieten hier eine leistungsstarke Lösung: Mit ihrem überlegenen Design, ihrer Langlebigkeit und Hochleistungsfähigkeit stellen sie nicht nur eine zuverlässige und effiziente Entwässerung sicher, sondern senken auch die Gesamtbetriebskosten.

Langlebigkeit im Mühlenkreislauf: MDX-Reihe

Metalle, die im Tage- oder Untertagebau gefördert werden, müssen vom tauben Gestein getrennt werden. Dazu wird das Erz zerkleinert und mit Wasser versetzt. Kugelmühlen – rotierende Trommeln, die mit Stahlkugeln gefüllt sind – zermahlen es zu einem feinen Schlamm, der Slurry genannt wird. Dieser wird mit Substanzen versetzt, welche die Metalle als Schaum aufschwimmen lassen – ein Verfahren, das Flotation genannt wird. Diese Abläufe werden durch große Feststoffpumpen in Bewegung gehalten, die extrem resistent gegen Verschleiß sein müssen. Hier setzt die GIW Mill-Duty-Extra-Heavy(MDX)-Produktlinie von KSB GIW Maßstäbe. Die MDX-Pumpen überzeugen mit robusten Verschleißteilen aus der innovativen Endurasite™-Weißeisenlegierung, die die Lebensdauer von Gehäusen, Laufrädern und Auskleidungen potenziell verdoppelt. Dank des großen Laufraddurchmessers arbeiten sie bei niedrigerer Drehzahl als konkurrierende Modelle, was ihre Lebensdauer verlängert und die Durchflussbedingungen besser steuerbar macht.

Die Trommel einer Kugelmühle und eine Mühlenkreislaufpumpe der MDX-Reihe

Absetzbecken zur Lagerung von Schlämmen aus dem Bergbau und eine Pump vom Typ TDW

Sparsamer Umgang mit Wasser: TDW-Serie

Nach der Flotation bleiben Schlämme zurück, sogenannte Tailings. Um Umweltbelastungen zu minimieren und Ressourcen effizient zu nutzen, ist es entscheidend, ein Maximum an Wasser mittels Filterpressen aus den Tailings zurückzugewinnen. Eine wesentliche Herausforderung für Minenbetreiber ist, dass Feststoffpumpen für die Förderung von Tailings frisches Wasser benötigen. Dieses Sperrwasser spült die Wellendichtungen, um das Eindringen von Partikeln zu verhindern. Da Minen für Batteriemetalle oft in trockenen Regionen liegen, verursacht die Bereitstellung von Sperrwasser Umweltbelastungen und hohe Kosten für Betreiber. Die TDW-Baureihe von KSB GIW wurde gemeinsam mit Kunden entwickelt, um diese Herausforderungen zu lösen. Sie verfügt über eine spülungsfreie Expeller-Wellendichtung, wobei ein zusätzliches Schaufelrad Druck erzeugt, um das Fördermedium vom Dichtungsbereich fernzuhalten. Indem sie den Wassertransport zu entlegenen Bergwerksstandorten überflüssig macht, steigert sie die Effizienz, senkt die Betriebskosten und unterstützt Nachhaltigkeitsziele.

KSB-Innovationen machen den Bergbau effizienter und nachhaltiger

Unsere innovativen Pumpenlösungen unterstützen die Mobilitätswende, indem sie Energieverbrauch, Wasserverbrauch und Verschleiß im Bergbau minimieren. Dadurch schonen sie nicht nur die Umwelt, sondern senken auch die Betriebskosten für die Betreiber. Eine zentrale Rolle spielen dabei eigens entwickelte Werkstoffe. Die seit den 1940er Jahren von KSB GIW entwickelte Gasite®-Legierungsfamilie gewährleistet bis heute hohe Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit in Bergbaupumpen. Noch widerstandsfähiger sind Endurasite™-Legierungen, das Standardmaterial für mediumberührte Teile der MDX-Serie. IIoT-Technologie (Industrial Internet of Things) reduziert Ausfallzeiten und verlängert die Lebensdauer der Pumpen, indem sie Verschleiß überwacht und Wartungsbedarf meldet. Zudem stellt sie sicher, dass Pumpen stets bei optimaler Leistung laufen.

Nahaufnahme einer mechanischen LAPIS-Dichtung von KSB — LAPIS ist die erste Gleitringdichtung von KSB, die ausschließlich für KSB GIW®-Feststoffpumpen entwickelt wurde.

Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit sind im Bergbau keine Gegensätze. Wellendichtungen für Feststoffpumpen, die kein Sperrwasser benötigen, schonen nicht nur die natürlichen Ressourcen, sondern senken auch die Gesamtbetriebskosten. Durch ihre Expeller-Dichtung eignet sich die TDW-Baureihe für die Wasserwiedergewinnung. Für die LCC-Serie hat KSB die mechanisch arbeitende LAPIS-Dichtung entwickelt, die ebenfalls ohne Sperrwasser funktioniert. Diese Dichtung zeichnet sich durch geschützte Federn aus, die außerhalb des Pumpmediums liegen und durch ein externes Quench-Medium wie Wasser oder Fett vor Feststoffen geschützt sind. Ein Klemmkragen-Verschlussmechanismus ermöglicht maximale Drehmomentübertragung und einfache Anpassung.

KSB GIW, Inc. engagiert sich nicht nur durch seine innovativen Pumpenlösungen für den Umweltschutz, sondern setzt auch im eigenen Betrieb konsequent auf Nachhaltigkeit. Durch den Erwerb von Ökostromzertifikaten stellt das Unternehmen sicher, dass seine Produktionsanlagen zu hundert Prozent mit erneuerbarer Energie betrieben werden. Zusätzlich fördert KSB die Kreislaufwirtschaft mit einem umfassenden Rückkaufprogramm für Schrott: Verschlissene Pumpen und Teile werden recycelt, sodass etwa sechzig bis siebzig Prozent der neuen Feststoffpumpen und -teile aus wiederverwertetem Weißeisen bestehen. So leistet KSB einen ganzheitlichen Beitrag zu einer nachhaltigeren Zukunft – von der Produktentwicklung bis zur Betriebsführung.