Kobalt - Strategisch wichtiger Rohstoff für Stromspeicher

Kobalt wird immer mehr zu einem Schlüsselelement für die Energiewende. Benötigt wird das Metall nicht mehr nur für mobile Geräte wie Smartphone oder Laptop, sondern in zunehmendem Maße auch für Akkus von Elektroautos und für Heimspeichern. Der Kobaltabbau verursacht jedoch vor allem in Afrika Probleme.
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    Was ist Kobalt?

    Kobalt oder Cobalt ist ein chemisches Element (Co), das zu den ferromagnetischen Übergangsmetallen gehört. Der Ausdruck Übergangsmetall weist auf die Stellung im Periodensystem der Elemente und damit auf die Elektronenkonfiguration hin. Diese beeinflusst maßgeblich die physikalischen Eigenschaften der Elemente. Wie die anderen Übergangsmetalle kann Kobalt verschiedene Oxidationszustände einnehmen, Komplexe und gefärbte Verbindungen bilden. Die Möglichkeit, verschiedene Oxidationszustände einnehmen zu können, ist ein wesentlicher Grund für das technische Interesse an Kobalt. Hinzu kommen seine ferromagnetischen Eigenschaften, d.h., Kobalt ist wie Eisen bei Zimmertemperatur magnetisch.

    Als Spurenelement kommt Kobalt in unserem Körper vor: Das Metall ist Bestandteil des Vitamins B12.

    Wofür wird Kobalt verwendet?

    Kobalterze und -Verbindungen sind seit langem bekannt. Für die Bergleute des Mittelalters galten die Erze als minderwertiges Silber oder Kupfer. Man stellte sich vor, dass das „Kobolderz“ das echte Silber aufgefressen und niedere Erze ausgeschieden habe.

    Verwendet wurden Kobaltverbindungen als feuerbeständige Pigmente zum Einfärben von Glas und Keramik. Diese erhielten durch Vermengung mit Kobalt eine typische tiefblaue Farbe (Cobaltblau, Thénards Blau bzw. Zaffer).

    In der modernen Industrieproduktion haben sich die Einsatzmöglichkeiten des Elements deutlich erweitert. Cobalt ist Legierungsbestandteil von Stählen, um deren Festigkeit bei hohen Temperaturen zu erhöhen. Eingesetzt werden diese korrosions- und verschleißfesten Werkstoffe bei hochbelasteten Werkstücken wie den Schaufeln von Gasturbinen, bei Flugzeugturbinen etc. Kobalt ist zudem Bestandteil magnetischer Legierungen, wird für magnetische Datenträger eingesetzt und dient als Katalysator für chemische Reaktionen.

    Kobalt in der Photovoltaik

    In den vergangenen Jahren hat der Einsatz in Lithium-Ionen-Akkumulatoren die Nachfrage nach Kobalt drastisch erhöht. In den Akkus dienen Kobaltoxide als Hauptbestandteil der Kathode dazu, die Energiedichte zu erhöhen.

    Lange Zeit wurde das meiste Kobalt für Akkus in mobilen Geräte wie Laptops oder Smartphones eingesetzt. Inzwischen steigt der Bedarf nach dem Metall für die Batterien von Elektroautos und Heimspeichern. Das hat den Preis für Kobalt kurzzeitig deutlich nach oben getrieben, mittlerweile stabilisiert er sich wieder.

    Eingesetzte Kobaltmengen

    Selbstverständlich ist die Menge an Kobalt, die benötigt wird, abhängig von der Größe und Leistungsfähigkeit des Stromspeichers. Der Bedarf für den Akku eines Elektroautos ist um den Faktor 1.000 bis 3.000 größer als für ein Smartphone. Die mobilen Kommunikationsgeräte werden allerdings in deutlich höheren Stückzahlen produziert als E-Fahrzeuge.

    Bedarf an Kobalt in Gramm:

    E-Auto7.052
    Notebook47,5
    E-Bike33
    Smartphone8,5

    "Schon in den Jahren 2005-2017, vor Beginn des Elektro-Auto-Booms, wurden weltweit 1,5 Millionen Tonnen Kobalt gefördert, zum großen Teil aus dem Kongo – aber erst seit ca. 8% davon in eAutos verwendet werden, rückte diese Problematik ins Bewusstsein."

    Quelle: Kobalt: Schuften Kinder für unsere Elektroautos? / Rechercheteam Europaeische-Energiewende-Community

    Verwendung findet Kobalt zudem in Solarzellen, wenn auch in geringsten Mengen. Zudem handelt es sich dabei um Solarzell-Typen, die sich noch in der Entwicklung befinden (Perowskit-Zellen sowie Farbstoffsolarzellen). Im großen Maßstab werden diese Solarzellen noch nicht eingesetzt.

    Zusammenfassend lässt sich also sagen, dass Kobalt in der Photovoltaik überwiegend für Stromspeicher eingesetzt wird, die Verwendung für Solarzellen ist momentan noch vernachlässigbar.

    Welche Probleme gibt es beim Kobaltabbau?

    Kobalt kommt in geringen Konzentrationen in der Erdkruste vor. Es findet sich als Spurenelement in den meisten Böden, daneben existieren einige sulfidische Erze mit geringen Kobaltgehalt von meist 0,1 bis 0,3 Prozent. In diesen Erzen ist Kobalt stets mit Nickel und anderen Metallen wie Kupfer, Silber, Eisen oder Uran vergesellschaftet. Die wichtigsten Lagerstätten für Kobalterze befinden sich in der Demokratischen Republik Kongo (fast die Hälfte der weltweit verfügbaren Ressourcen), in Australien und Kuba.

    Die Demokratische Republik Kongo als größter Primärproduzent von Kobalt – etwa zwei Drittel des gehandelten Kobalts kommen aus dem Kongo - ist durch politische Instabilität gekennzeichnet. Der sogenannte artisanale Kobaltabbau erfolgt hier zu einem Teil in Kleinstbergwerken unter unmenschlichen Bedingungen. Die Arbeit in den engen Tunneln unter der Erde wird häufig von Kindern verrichtet. Hinzu kommt: Die Gewinne aus dem Kobaltverkauf fließen auch in die Taschen von Milizen, die den Abbau kontrollieren. Dadurch wird das ausbeuterische System fortgeschrieben. 

    Lässt sich „sauberes Kobalt“ gewinnen?

    Ein Verzicht auf Kobalt ist zumindest im Moment kaum vorstellbar. Das Metall ist ein Schlüsselelement für die Kommunikationsindustrie und die boomende Elektromobilität. Experten rechnen nicht nur deshalb mit einem Anstieg des Bedarfs in den nächsten Jahrzehnten und damit einer steigenden Abhängigkeit von dem Rohstoff. 

    Um an „sauberes Kobalt“ zu gelangen, das unter nachhaltigen und menschenwürdigen Bedingungen abgebaut wird, ist es unerlässlich, die Lieferketten nachzuverfolgen und die exakte Herkunft des Rohstoffs zu ermitteln. Bei Erzen lässt sich diese in der Regel anhand der exakten Zusammensetzung feststellen, bei verarbeiteten Produkten ist eine Lokalisierung jedoch nur noch schwer möglich. Auch wenn Unternehmen immer wieder gern betonen, dass ihr Kobalt aus dem „sicheren industriellen Bergbau“ zu beziehen, gehen einige Experten davon aus, dass ein Viertel der gesamten gehandelten Kobaltmenge aus zweifelhaften Quellen stammt.

    Fakt ist: Chinesische und europäische Unternehmen dominieren den weltweiten Kobaltabbau, eine Kontrolle ist also möglich. Auch weil die Konzerne die gesamte Lieferkette im Blick haben. Ein Großteil des abgebauten Kobalts wird in asiatischen Ländern eingeschmolzen und raffiniert, außerdem in Europa und Kanada.  

    Einige Unternehmen haben das Pilotprojekt „Cobalt for Development“ ins Leben gerufen, um einen sozial- und umweltverträglichen Kobaltabbau sicherzustellen. Einen weitergehenden Ansatz betreiben Initiativen wie RCI (Responsible Cobalt Initiative) oder RMI (Responsible Minerals Initiative), die verschiedene Akteure entlang der Lieferkette vereinen und Standards für einen nachhaltigen Kobaltabbau vorgeben. Wie vertrauenswürdig diese oder andere Wege sind, hängt wesentlich davon ab, ob eine Zertifizierung oder Überprüfung durch unabhängige, externe Gutachter gewährleistet ist. 

    Kobaltabbau im Ozean

    Da verschieden Experten einen Anstieg des Kobaltbedarfs voraussagen, hat die Suche nach Möglichkeiten für die Gewinnung des strategisch wichtigen Rohstoffs begonnen. Die Bundesregierung setzt dabei auch auf marine Lagerstätten. Seit 2006 hält Deutschland Lizenzen für die Erkundung kobalthaltiger Minerale (u.a. Manganknollen) im östlichen Pazifik. Doch auch hier regt sich zu Recht Kritik: Die Auswirkungen des Tiefseebergbaus auf das sensible Ökosystem der Ozeane sind gravierend, unterseeischer Bergbau zerstört die Lebensräume von Tier- und Pflanzenarten und gefährdet die Lebensgrundlage vieler Menschen.

    Reduktion des Kobaltbedarfs

    Neben der Kontrolle der Lieferketten verfolgen Unternehmen den Ansatz, den Kobaltbedarf ihrer Produkte zu reduzieren, um letztendlich vollständig auf das Material verzichten zu können. Gerade bei Batterien wurden hier große Fortschritte erzielt. Elektroauto-Hersteller Tesla konnte zum Beispiel den Kobaltanteil seiner Batterien auf knapp 3 Prozent senken, üblich sind etwa 8 Prozent. Erreicht wurde dies durch die Substitution mit dem chemisch ähnlichen Metall Nickel. 

    Ist Kobalt umweltschädlich oder gar giftig?

    Kobalt wird im Bergbau gewonnen. Bergbau ist grundsätzlich ein schwerer Eingriff in die Natur. Während Tagebaue ganze Landschaften zerstören, hat der Abbau in Minen (unter Tage) häufig Folgen, die nicht sofort sichtbar sind, wie die Verseuchung von Wasserressourcen. 

    Kobalt und seine Verbindungen gelten als gefährlich und krebserregend, wenn sie in Form von Stäuben eingeatmet werden. Insbesondere die Arbeiter in den Minen und bei der Verarbeitung des Metalls sind dieser Gefahr ausgesetzt. Hinzu kommt die erhöhte radioaktive Strahlung durch die Vergesellschaftung mit Uran. Durch häufigen Hautkontakt und Einatmen ist eine Sensibilisierung möglich. In Gewässern kann Kobalt längerfristig schädliche Wirkungen haben.

    Alles in allem lässt sich jedoch konstatieren, dass Kobalt und seine Verbindungen nicht zu den explizit gefährlichen und umweltschädlichen Stoffen gehören. 

    "Aus dieser Lagerstättenverteilung ergibt sich, dass Kobalt überwiegend als Nebenprodukt gefördert wird ... Derzeit sind gut 60 % der Kobaltvorräte in Kupferlagerstätten enthalten, auf Nickellagerstätten ... entfallen etwa ein Drittel der Vorräte. Der artisanale Förderanteil in der DR Kongo ist global relevant, jedoch werden keine Vorräte ausgewiesen."

    Quelle: "Kobalt. Informationen zur Nachhaltigkeit" von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe