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Sind Elektroautos wirklich besser für die Umwelt?

Stand: 24.09.2023, 13:25 Uhr

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Wie fällt der Vergleich zwischen E-Fahrzeugen und Benzinautos aus? Die Washington Post versucht, eine Antwort auf diese Frage zu geben.

Washington, D.C. - Elektrofahrzeuge, so haben Sie vielleicht gehört, haben ein Mineralienproblem.

Unter dem Boden eines Elektroautos befindet sich eine 900 Pfund (ca. 408 Kilogramm) schwere Batterie, die mit Mineralien gefüllt ist, die auf der ganzen Welt abgebaut werden. Millionen von Tonnen Lithium, Kobalt, Bauxit und andere Mineralien werden abgebaut, verarbeitet, verschifft und veredelt - und hinterlassen dabei manchmal eine Spur von Menschenrechts- und Umweltverstößen.

Im Vergleich dazu lassen manche die Motoren für fossile Brennstoffe gut aussehen. Niemand möchte mit dem Kobalt-Äquivalent von Blutdiamanten herumfahren. Aber macht dieser Abbau die Klima- und Umweltvorteile von E-Fahrzeugen im Vergleich zu Benzinern zunichte?

Ich habe mir die sich weltweit entwickelnden Lieferketten für die saubere Energiewirtschaft angesehen. Dabei stellte sich heraus, dass die Nachfrage nach Batteriemineralien in jedem Szenario nur einen winzigen Bruchteil der Mengen an fossilen Brennstoffen ausmacht, die derzeit für die Energieversorgung der Welt benötigt werden.

Aber nicht alles wird in Tonnen gemessen. Damit EVs ihr Versprechen einer sauberen Energieversorgung erfüllen können, müssen sie die Fehler der ersten industriellen Revolution vermeiden. Bergleute und Hersteller können sauberere Wege zur Gewinnung der benötigten Materialien beschreiten und mehr von dem, was sie verwenden, zurückgewinnen.

Hier ist der Vergleich zwischen E-Fahrzeugen und Benzinautos.

Die Maut für Batteriematerialien

Fast alle Autos benötigen Stahl, Aluminium, Kupfer, Kunststoff, Gummi und Glas.

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Der größte Unterschied zwischen Elektroautos und konventionellen Fahrzeugen liegt in den Akkus.

Ein typisches Elektroauto mit 200 Meilen Reichweite hat einen Lithium-Ionen-Akku im Gepäck, der fast ein Drittel des Fahrzeuggewichts ausmacht. Ein Großteil dieses Gewichts entfällt auf das Gehäuse des Akkus, die Strukturmaterialien und den flüssigen Elektrolyten, der die Elektronen zum Laden und Entladen des Akkus transportiert.

Aber etwa 353 Pfund sind wichtige Mineralien oder Metalle, darunter Kobalt, Nickel, Mangan, Graphit, Aluminium und Kupfer, schätzt Transport and Environment, eine Nichtregierungsorganisation, die sich für einen saubereren Verkehr einsetzt. Wenn man Stahl und Aluminium nicht mitzählt, so das MIT, benötigt ein Elektroauto sechsmal mehr Mineralien als ein konventionelles Fahrzeug.

Wir werden in den kommenden Jahren einen massiven Anstieg dieser Materialien benötigen. Es wird prognostiziert, dass der weltweite Absatz von E-Fahrzeugen in etwas mehr als einem Jahrzehnt den Absatz von Benzinfahrzeugen übertreffen wird, nachdem die ersten Prognosen bereits übertroffen wurden. General Motors, Volkswagen, Volvo, Hyundai und Honda haben sich verpflichtet, ihre Produktpalette zu elektrifizieren. Da die Gesetzgebung von Kalifornien bis zur Europäischen Union den Verkauf der meisten neuen, mit fossilen Brennstoffen betriebenen Fahrzeuge bis 2035 verbietet, wird die überwiegende Mehrheit der neuen Personenkraftwagen wahrscheinlich noch vor der Jahrhundertmitte elektrisch sein.

Das bedeutet, dass die heutigen Minen erweitert und neue Minen eingerichtet werden müssen.

„Das Volumen ist groß und wird noch sehr groß werden“, sagt Gerbrand Ceder, Professor für Materialwissenschaften an der University of California in Berkeley. Gigafabriken, die auf der ganzen Welt entstehen, um Batterien zu bauen, belasten bereits die Menge an Mineralien für saubere Energie, die die Bergbauindustrie produzieren kann.

Der Abbau von Mineralien ist nie eine saubere Angelegenheit. Kobalt aus dem Kongo, Lithium und Grafit aus China, Nickel aus Indonesien und Russland sowie Batterie-Lieferketten, die durch Xinjiang in der uigurischen Region verlaufen, wo Zwangsarbeit an der Tagesordnung ist: All dies hat unmittelbare Probleme, die die Washington Post in unserer Serie „Clean Cars, Hidden Toll“ untersucht hat. Guinea, die Heimat der weltweit größten Bauxitreserven für Aluminium, bringt Elend für die lokalen Gemeinden. Nickelraffinerien in Indonesien setzen eine riskante Technologie ein. Bergarbeiter in Südafrika, dem größten Manganproduzenten der Welt, leiden unter neurologischen Problemen.

Diese ökologischen und sozialen Probleme sind real. Aber verglichen mit der Erfolgsbilanz der Öl-, Gas- und Kohleindustrie sind sie ein Tropfen auf den heißen Stein.

Ölförderung übertrifft Bergbau in den Schatten

Um E-Fahrzeuge mit konventionellen Fahrzeugen zu vergleichen, müssen wir uns zunächst ansehen, wie viel Material wir aus dem Boden holen, um sie herzustellen und zu betreiben.

Der Abbau von Mineralien für die saubere Energiewirtschaft wird in Millionen von Tonnen pro Jahr gemessen. Bei der Gewinnung fossiler Brennstoffe ist das ein Rundungsfehler.

Die Internationale Energieagentur schätzt, dass im Jahr 2020 weltweit 7 Millionen Tonnen Mineralien für den Bau von Windturbinen, Solarzellen, Elektrofahrzeugen und anderen sauberen Energieinfrastrukturen benötigt werden. Ungefähr die Hälfte davon ist für Batterien und Elektrofahrzeuge bestimmt.

Die Öl-, Gas- und Kohleindustrie hingegen förderte 2019 das Äquivalent von 15 Milliarden Tonnen. Und die Industrie wird sie Jahr für Jahr fördern müssen, um weiterhin Energie zu liefern. Saubere Energietechnologien können diese Materialien jahrzehntelang oder, wenn sie recycelt werden, für immer nutzen.

„Darauf haben wir schon lange hingewiesen“, sagt Kwasi Ampofo, Leiter des Bereichs Metalle und Bergbau bei BloombergNEF, einer Forschungsgruppe für saubere Energie in London. „Selbst auf volumetrischer Basis ist es wichtig, die Tatsache hervorzuheben, dass fossile Brennstoffe nicht vergleichbar sind.

Das gilt selbst dann, wenn EVs und Batterien Teil eines massiven, globalen Übergangs zu sauberer Energie wären. In einem Szenario, das die globale Erwärmung auf 2 Grad Celsius begrenzt, schätzt die IEA, dass die Menge der benötigten kritischen Mineralien etwa 500 Mal geringer wäre als die heutige Förderung fossiler Brennstoffe.

Natürlich ist das geförderte Material kein perfektes Maß für die Umweltbelastung. Die lokalen Umweltauswirkungen hängen in der Regel von der Menge des Materials ab, das wir aus dem Boden holen.

Um beispielsweise 1 Tonne Kupfer zu gewinnen, müssen etwa 100 Tonnen Erz ausgegraben werden. Aber selbst wenn man das berücksichtigt, schätzt Sam Calisch, Wissenschaftler bei der gemeinnützigen Organisation Rewiring America, dass beim Abbau von Mineralien für die saubere Energiewirtschaft etwa fünfmal weniger Material abgebaut wird als bei der Gewinnung fossiler Brennstoffe. „Das ist immer noch gewaltig“, sagt Calisch.

Klimaauswirkungen von Mineralien für saubere Energie

Elektroautos stoßen im Durchschnitt weniger als ein Drittel der Emissionen pro Kilometer aus als ihre benzinbetriebenen Pendants, wenn man sie an den amerikanischen Strommix anschließt. Was aber, wenn man die Emissionen aus dem Abbau von Metallen, der Herstellung, dem Betanken und der Entsorgung von E-Fahrzeugen berücksichtigt?

Noah Horesh, ein Forscher an der Colorado State University, der sich mit den Lebenszyklusemissionen im Verkehrssektor beschäftigt, hat die Emissionen von Fahrzeugen über deren gesamte Lebensdauer hinweg analysiert. Horesh schätzt, dass Fahrzeuge, die mit fossilen Brennstoffen betrieben werden, etwa doppelt so viele Emissionen verursachen wie ein E-Fahrzeug, selbst wenn man die Emissionen aus der Gewinnung zusätzlicher Mineralien und Metalle berücksichtigt.

Dieser Unterschied wird nur noch größer werden, wenn der Stromsektor dekarbonisiert und die Batterieherstellung weitaus effizienter wird. Wer sauberen Strom tankt oder ein kleineres Fahrzeug fährt, kann schon heute einen größeren Unterschied feststellen.

Auch die Luftverschmutzung, eine der häufigsten Todesursachen in der Welt, wird zurückgehen. Fossile Brennstoffe sind für 4 bis 8 Millionen zusätzliche Todesfälle pro Jahr verantwortlich, die auf die Luftverschmutzung zurückzuführen sind, berichten Studien in der von Fachleuten geprüften Zeitschrift Proceedings of the National Academies of Science and Environmental Research.

Eine saubere Zukunft für Elektroautos?

Anders als in der Erdölindustrie ist die Reinigung der Mineralienlieferkette für Batterien eine gute Möglichkeit. Der Inflation Reduction Act schafft Anreize für die Automobilhersteller, Mineralienlieferketten in den Vereinigten Staaten oder in Ländern mit engen Handelsbeziehungen zu nutzen. Die Bergbauunternehmen werden dazu gedrängt oder gezwungen, ihr Verhalten zu verbessern, da Käufer, Autohersteller und Länder transparentere Lieferketten fordern. Neue Technologien verringern ebenfalls die negativen Auswirkungen.

Nichts davon ist garantiert. Lead the Charge, ein Netzwerk von Interessenvertretern, das die Lieferketten der weltweit führenden Automobilhersteller verfolgt, sagt, dass viele von ihnen Fortschritte bei ihren Bemühungen machen, Emissionen, Umweltschäden und Menschenrechtsverletzungen zu beseitigen. „Aber als Industrie“, so die Organisation, „haben wir noch einen langen Weg vor uns“.

Dennoch sind erste Veränderungen zu erkennen. Forscher und Batteriehersteller bemühen sich darum, Nickel und Kobalt durch Metalle wie Mangan und Eisen zu ersetzen, die sicherer, reichlich vorhanden, ungiftig und billig sind.

„Es gibt nur wenige Metalle an der Schnittstelle zwischen dem, was wir verwenden können, und dem, was wir in großen Mengen produzieren“, sagt Ceder. „Aber wir sehen erhebliche Fortschritte in diesem Bereich.

Die Hersteller verwenden heute sechsmal weniger Kobalt in Elektroauto-Batterien oder haben es in den letzten Jahren ganz abgeschafft. Letztes Jahr enthielt die Hälfte der Fahrzeuge, die Tesla im ersten Quartal verkaufte, Batterien ohne Kobalt oder Nickel.

Das Recycling ist bereits sehr vielversprechend. Heute werden in den USA nur etwa 5 Prozent der Lithium-Ionen-Batterien aller Produkte recycelt. Nach Angaben des gemeinnützigen International Council on Clean Transportation wird in einigen Jahrzehnten die überwiegende Mehrheit der Batterien von Elektrofahrzeugen gesammelt und für ein zweites Leben, z. B. als Energiespeicher, wiederverwendet oder recycelt werden, wodurch der Bedarf an Mineralien für Elektrofahrzeuge um etwa ein Drittel sinken wird. Blei-Säure-Autobatterien sind ein Vorbild: Schätzungsweise 99 Prozent werden recycelt. Damit ist ein nahezu geschlossener Kreislauf für die Wiederverwendung von Blei entstanden, berichten Forscher in der Fachzeitschrift American Economic Review: Insights.

„Der Übergang zu kohlenstoffarmen Kraftstoffen ist keine Wunderwaffe ohne negative Folgen“, sagt Sergey Paltsev, ein leitender Forscher am MIT. „Es gibt kein kostenloses Mittagessen. Aber es ist viel weniger schädlich, als wenn wir bei fossilen Brennstoffen bleiben. Das ist die Schlussfolgerung.“

Wir testen zurzeit maschinelle Übersetzungen. Dieser Artikel wurde aus dem Englischen automatisiert ins Deutsche übersetzt.

Dieser Artikel war zuerst am 19. September 2023 in englischer Sprache bei der „Washingtonpost.com“ erschienen – im Zuge einer Kooperation steht er nun in Übersetzung auch den Lesern der IPPEN.MEDIA-Portale zur Verfügung.