Der Mangel an Graphit könnte den amerikanischen Markt für Elektrofahrzeuge zum Erliegen bringen

Die Ambitionen von Präsident Joe Biden für eine in den USA hergestellte Elektrofahrzeugindustrie haben ein Graphitproblem.

Graphit ist ein wichtiger Bestandteil moderner Elektrofahrzeugbatterien und wird bei der Herstellung wiederaufladbarer Zellen verwendet. Aber es wurde hierzulande seit Jahrzehnten nicht mehr abgebaut. Es gibt auch synthetischen Graphit – oft aus Kokskohle hergestellt –, aber in den Vereinigten Staaten gibt es heute nur noch eine geringe Produktion.

Wie bei so vielen Teilen der Batterielieferkette dominiert China bei der Produktion beider Graphitarten – eine Quelle, gegen die sich Biden und eine überparteiliche Fraktion von Gesetzgebern im Kongress entschieden gewehrt haben.

Um dies zu umgehen, muss die Biden-Regierung nun möglicherweise dazu beitragen, eine inländische Graphitbergbau- und -raffinerieindustrie in den Vereinigten Staaten zu stützen und gleichzeitig das Wachstum des Sektors im Ausland zu fördern.

Chinas Kontrolle über den Graphitmarkt belastet Menschen wie John DeMaio, CEO von Graphex Technologies, einem Unternehmen, das in Michigan eine Anlage zur Herstellung von Graphitanoden baut.

„Was würde passieren, wenn die chinesische Versorgung unterbrochen würde?“ sagte DeMaio. „Es wird weniger riskante Orte geben … aber Sie werden nicht über Nacht die gesamte Graphitlieferkette umstellen.“

Bundesangaben zufolge bieten nur zwei Orte in den Vereinigten Staaten kurzfristig Potenzial für einen neuen Graphitabbau: ein Flussökosystem in Alabama, das reich an seltenen Arten ist, und ein unberührter Tundrastreifen vor der Küste Zentralalaskas. Andere Länder haben reichlich Graphit im Boden – wie Kanada –, aber sie fördern noch nicht genug davon, um den schnell wachsenden Markt für Elektrofahrzeuge vollständig zu versorgen.

Um das Problem anzugehen, hat Biden das Defence Production Act genutzt, um Millionen von Dollar für die potenzielle Exploration von Graphit und anderen Mineralien freizusetzen, die für die Energiewende von entscheidender Bedeutung sind (Climatewire, 19. April). Das parteiübergreifende Infrastrukturgesetz stellte Mittel für den Bau von Mineralraffinerien und Produktionsanlagen bereit, einen Geldtopf, den er letzten Monat zur Finanzierung des Baus von zwei Werken für synthetischen Graphit in den Vereinigten Staaten sowie für die Erweiterung einer Graphitraffinerie in Louisiana verwendete (Energywire, 20. Okt.).

Sein wichtigstes Klimagesetz, der Inflation Reduction Act, machte die Hälfte einer Steuergutschrift für Elektrofahrzeuge für amerikanische Verbraucher davon abhängig, ob die Batterie eines Autos aus Mineralien hergestellt wurde, die in den Vereinigten Staaten oder in einem Land mit einem US-Freihandelsabkommen abgebaut oder verarbeitet wurden. Bis 2028 muss das gesamte Auto aus Mineralien hergestellt sein, die dieses Kriterium erfüllen. Eine EV-Batterie muss außerdem völlig frei von Mineralien aus China sein (E&E Daily, 8. August).

Graphit macht gewichtsmäßig etwa ein Drittel einer Elektrofahrzeugbatterie aus, den größten Anteil aller Mineralien, was ihn zu einem Material von überragender Bedeutung für Unternehmen macht, die versuchen, die Kreditregeln einzuhalten.

Nach Angaben des britischen Bergbaudatenunternehmens Benchmark Mineral Intelligence sind heute weltweit mehr als 70 Graphitminen in Betrieb. Dennoch schätzte Benchmark kürzlich, dass in den kommenden Jahren etwa 100 zusätzliche Minen für Futtermittelhersteller eröffnet werden müssen.

Jesse Jenkins, Assistenzprofessor an der Princeton University, sagte, der drohende Versorgungsengpass bei Graphit müsse dringend angegangen werden. Jenkins leitet das REPEAT-Projekt, eine politische Initiative, die kürzlich schätzte, dass das Klimagesetz den Stromsektor des Landes verändern und dazu führen wird, dass die Emissionen bis 2030 auf 42 Prozent des Niveaus von 2005 sinken werden.

Angesichts der dringenden Notwendigkeit, die Kohlenstoffemissionen zu senken und den Klimawandel zu bekämpfen, sollte laut Jenkins die „mittelfristige Priorität“ für die Sicherung von Graphit in den Vereinigten Staaten darin bestehen, den synthetischen Weg zu gehen.

Synthetischer Graphit wird aus Kohle oder Öl durch Erhitzen des Brennstoffs auf hohe Temperaturen hergestellt.

Um nicht ausschließlich auf synthetischen Graphit zu setzen – der an fossile Brennstoffe gebunden ist – sollten die Vereinigten Staaten auch neue Graphitminen bauen, wo immer dies praktisch und verantwortungsvoll ist, sagte Jenkins.

„Wo es wirtschaftlich sinnvoll ist, können wir sie in den Vereinigten Staaten entwickeln“, sagte Jenkins. „Das ist wichtig, um der Industriepolitik entgegenzuwirken, die China in diesen Sektoren einen riesigen Vorsprung verschafft hat.“

US-Unternehmen können auch nach anderen ausländischen Graphitquellen außerhalb Chinas suchen. Aber auch sie werden mit Kompromissen verbunden sein.

Zum Beispiel gibt es die Region Cabo Delgado in Mosambik, wo ein islamistischer Aufstand Bergbaugemeinden heimgesucht und den Straßenverkehr einer riesigen Graphitmine unterbrochen hat (Greenwire, 11. Mai). Einige andere potenzielle Quellen sind Madagaskar und Tansania – Länder, deren Bergbauindustrie von Menschenrechtsaktivisten wegen Verbindungen zu Gewalt und Umweltzerstörung kritisiert wird.

In den Vereinigten Staaten ist der Umweltschützer Chris DiGiorgio aus Alabama hin- und hergerissen zwischen der Notwendigkeit, den Klimawandel zu bekämpfen und den lokalen Ökosystemen zu schützen.

Im östlich-zentralen Teil seines Bundesstaates sucht ein Bergbauunternehmen – Westwater Resources – auf einem weiten 41.000 Hektar großen Stück Land nach Graphit. Westwater hofft, bis 2028 die einzige Naturgraphitmine des Landes betreiben zu können.

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In Alabama wurde vom Ende des 18. Jahrhunderts bis in die 1950er Jahre Graphit abgebaut. Doch die Minen des Staates wurden stillgelegt, nachdem andere Länder begannen, das Metall auf internationalen Märkten zu günstigeren Preisen anzubieten, und nachdem synthetischer Graphit auf den Markt kam.

Westwater Resources hofft, bis 2028 eine Mine bauen und betreiben zu können, einem wichtigen Termin für die Erfüllung der neuen Anforderungen der Steuergutschrift für Elektrofahrzeuge. Das Projekt wurde vom Gouverneur von Alabama, Kay Ivey (R), begrüßt, dessen staatliche Behörden den Bau einer Graphitraffinerie, die das Unternehmen nordöstlich des Explorationsgebiets errichtet, vollständig genehmigt haben.

Aber der Querschnitt des Landes, das Westwater besitzt, umfasst zwei Wasserstraßen – die Bäche Weogufka und Hatchet –, die Umweltschützer als fragile Ökosysteme bezeichnen. DiGiorgios Organisation Coosa Riverkeeper geht davon aus, dass mehr als ein Dutzend bundesweit gelistete gefährdete und bedrohte Arten in der Explorationszone leben.

Für ihn wäre es ein Gräuel für den gesamten Sinn des Umweltschutzes, diese Gebiete zu opfern, um die Lösung des Klimawandels zu finden.

„Ich habe keinen Zweifel daran, dass wir die Schönheit dieses Ortes verlieren werden“, sagte er. „Das ist eine schwierige Sache für mich. Wir wollten beim Klimawandel helfen. Ich persönlich habe Schwierigkeiten damit, wie wir sagen, wir müssen den Planeten retten und dann den Graphitabbau, um es zu sagen, ‚in unserem Hinterhof‘ nicht zulassen.“

Terence Cryan, Vorstandsvorsitzender von Westwater Resources, sagte in einem Interview, dass sein Unternehmen immer noch die ökologischen und sozialen Auswirkungen seines Projekts prüfe. Westwater hat die Eröffnung eines Tagebaus zur Gewinnung des Graphits in Betracht gezogen, ein endgültiger Entwurf für die Mine wurde den staatlichen Aufsichtsbehörden jedoch noch nicht zur Genehmigung vorgelegt.

„Ich bitte die Leute wirklich nur, geduldig zu sein und uns zu erlauben, diese Studien durchzuführen“, sagte Cryan. „Wir sind noch am Anfang dieses Stadiums. Wir sind am Anfang dieses Prozesses. Das wird einige Zeit dauern, weshalb wir nicht planen, vor 2028 mit dem Abbau zu beginnen.“

Westwater hat dieses Jahr einen Bundeslobbyisten engagiert: Michael Davis, der zuvor Mitarbeiter des ehemaligen Senators Jeff Sessions (R-Ala.) war. Laut Bundesakten wurde Davis damit beauftragt, mit dem Energieministerium, dem Weißen Haus und dem Kongress über „die Erforschung, Exploration und Entwicklung“ von Mineralien für die „saubere Energieerzeugung“ in den Vereinigten Staaten zu sprechen.

Westwater hatte „im vergangenen Jahr auf vielen verschiedenen Ebenen gute Kontakte mit der Biden-Regierung“, sagte Cryan, und „hält sie aktiv über unsere Fortschritte auf dem Laufenden.“

Er lehnte es ab, sich dazu zu äußern, ob das Unternehmen Bundesgelder anstrebt, ließ aber die Tür für künftige staatliche Unterstützung offen.

„Wenn wir irgendwann die Möglichkeit haben, in einem bestimmten Aspekt unseres Geschäfts mit einer Regierungsbehörde zusammenzuarbeiten, würden wir uns das natürlich genau ansehen, aber darauf verlassen wir uns sicherlich nicht.“ sagte Cryan.

Ein anderes Unternehmen, Graphite One, kämpft ebenfalls um die Förderung der Energiewende in Alaska.

Laut dem US Geological Survey befindet sich das geplante Projekt von Graphite One auf der größten Graphitlagerstätte in den Vereinigten Staaten. Wie Westwater wurde es von republikanischen Politikern in Alaska gelobt – und ist weit von einer bundesstaatlichen Genehmigungsprüfung entfernt.

Der Bau einer Mine in der unberührten arktischen Tundra kann eine Herausforderung sein. Es gibt keinen Straßenzugang zur Lagerstätte, daher müssten große Straßennetze gebaut werden, um Güter von der Stadt Nome zum Minengelände zu transportieren, heißt es in der jüngsten Vormachbarkeitsstudie des Unternehmens.

Laut der im letzten Monat veröffentlichten vorläufigen Machbarkeitsstudie muss das Unternehmen auch damit rechnen, Auswirkungen auf seltene Arten wie Eisbären zu vermeiden, die das Minengebiet bewohnen könnten.

Gleichzeitig befürchten einige Einheimische Alaskas, dass das Projekt Lebensgrundlagen wie Fisch und Hirsche schädigen könnte, und haben bisher erfolgreich Fragen zum Projekt gestellt.

„Wenn die Mine weiter voranschreitet, bin ich mir ziemlich sicher, dass es vielen von uns, die auf dem Land leben, schaden wird“, sagte Thomas Olanna, Mitglied des Stammesrats der Native Village of Brevig Mission und Inupiaq.

Olanna hat sein ganzes Leben lang im Imuruk-Becken, einem Binnengewässer, das von Flüssen gespeist wird, die von den Kigluaik-Bergen abfließen, Lachse, Forellen, Felchen und Stint gefischt – und auf dem sich die geplante Graphite-One-Mine befindet.

Bedenken hinsichtlich der Mine im Jahr 2018 führten dazu, dass die staatliche finanzielle Unterstützung für den Bau eines Straßensystems eingestellt wurde. Ein Senatsausschuss des Bundesstaates hielt eine Anhörung zu einem Gesetzentwurf ab, der Anleihen in Höhe von 80 Millionen US-Dollar für das Projekt genehmigt hätte, doch die Bewohner von Brevig Mission und anderen umliegenden Gemeinden überschwemmten die Anhörung nacheinander mit Zeugenaussagen und sprachen sich gegen das Projekt aus.

Im Juni sagte Anthony Huston, CEO von Graphite One, gegenüber E&E News in einer Erklärung, dass sein Unternehmen den Vereinigten Staaten dabei helfen könne, eine „Technologiemacht des 21 Nachbar“ für die ländliche Bevölkerung Alaskas.

Es ist unklar, wann Graphite One plant, das Projekt online zu stellen. In der Vormachbarkeitsstudie wurde kein konkreter Zeitplan für die Fertigstellung des Projekts angegeben und es hieß, das Unternehmen müsse noch mit mindestens einer der Bundesbehörden – dem Army Corps of Engineers – zusammenarbeiten, die vor dem Bau Genehmigungen erteilen müssten.

Huston reagierte nicht auf mehrere Anfragen nach ausführlicheren Kommentaren.

Während sich diese lokalen Konflikte um einzelne Minen ausbreiten, schlagen Experten Alarm, dass irgendwo weitere Graphitminen gebaut werden müssen – sonst gerät der Markt für Elektroautos ins Wanken.

Innovationen haben gezeigt, dass die Prognosen für die Mineraliennachfrage manchmal sinken können, und es wird erwartet, dass die Recyclingindustrie einen Teil der Lücke auffangen wird, indem sie mehr Graphit für die Verwendung in umweltfreundlichen Technologien erzeugt. Mit Kobalt, einem weiteren wichtigen Bestandteil vieler Elektrofahrzeugbatterien, haben Autohersteller an neuen Chemikalien gearbeitet, die das Metall überhaupt nicht verwenden (Greenwire, 14. Oktober).

Benchmark räumte ein, dass seine Prognosen zur Graphitnachfrage sinken könnten, wenn Autohersteller beginnen würden, mehr Metall in Batterien durch Silizium zu ersetzen.

Aber Benchmark-Chefredakteur Henry Sanderson betonte, dass die Automobilhersteller nicht im luftleeren Raum agieren. Ein Teil dieses Bedarfs an neuem Bergbau werde auf globale Spannungen zurückzuführen sein, wie sie derzeit zwischen China und den Vereinigten Staaten zu beobachten seien.

„Sie fügen eine zusätzliche Ebene des Versorgungsbedarfs hinzu, wenn Sie sagen, dass wir zwei verschiedene Lieferketten schaffen müssen“, sagte er.

Einige überzeugte Klimabefürworter halten die Anliegen der Einheimischen in Alabama und Alaska für wichtig, lassen sich jedoch nicht mit den erderwärmenden Auswirkungen einer stärkeren Nutzung fossiler Brennstoffe vergleichen.

Alex Trembath, stellvertretender Direktor der „ökomodernistischen“ Denkfabrik Breakthrough Institute, stimmte zu, dass „diese Logik sowohl ein praktisches als auch ein moralisches Gewicht hat“. Er betonte jedoch, dass Bulldozer durch die Besorgnis von Gemeinden, die sich Sorgen um Minen machen, um den Klimawandel zu bekämpfen, die Energiewende in einen Konflikt stürzen könnten.

Deshalb sollten Unternehmen so viel wie möglich versuchen, lokale Zustimmung zu gewinnen und „die globalen Interessen mit ihren lokalen Interessen in Einklang zu bringen“, sagte Trembath.

„Uns stehen Jahrzehnte bevor, in denen wir grundlegend chaotische und schwierige Konflikte lösen müssen“, sagte er. „Die Durchsetzung der Klima-Falken-Logik … ist nicht der Schlüssel zur Lösung dieser Konflikte.“