Lithiumcarbonaat: het witte zout achter de batterijrevolutie
Lithiumcarbonaat is een wit, kristallijn zout met de chemische formule Li2CO3. Het klinkt onopvallend, maar dit poeder is een van de belangrijkste grondstoffen van de energietransitie. Vrijwel elke oplaadbare lithium-ionbatterij, van die in je telefoon tot de accupakketten in elektrische auto's en grote stroomopslagsystemen, bevat een verbinding die op basis van lithiumcarbonaat is gemaakt. Zie het als het meel in een bakkerij: je ziet het niet terug in het eindproduct, maar zonder die basisgrondstof kan de rest van het proces niet beginnen.
Lithium zelf komt in de natuur nooit puur voor, maar altijd gebonden aan andere stoffen, bijvoorbeeld opgelost in zout grondwater of vastgelegd in gesteente. Lithiumcarbonaat is de vorm waarin die lithium wordt gezuiverd en verhandeld, vergelijkbaar met hoe ruwe olie eerst wordt geraffineerd voordat je er benzine van kunt maken. Doordat de vraag naar batterijen de afgelopen tien jaar explosief is gestegen, groeide ook de aandacht voor waar dit zout vandaan komt, hoe duurzaam de winning is en welke landen en bedrijven de markt beheersen.
Wat is het precies?
Er zijn twee hoofdroutes om lithiumcarbonaat te maken. De eerste is winning uit pekel: zeer zout, lithiumrijk grondwater dat wordt opgepompt uit ondergrondse reservoirs onder droge zoutvlaktes, de zogeheten salares. Dat water wordt in grote, ondiepe bassins gepompt waar de zon en de wind maanden tot jaren de tijd krijgen om het water te laten verdampen. Wat overblijft is een geconcentreerde pekel waaruit lithiumcarbonaat wordt neergeslagen met behulp van soda-as (natriumcarbonaat). Deze methode wordt vooral toegepast in het zogeheten "Lithium Driehoek"-gebied van Chili, Argentinië en Bolivia.
De tweede route is winning uit hard gesteente, met name het mineraal spodumeen. Dit erts wordt ondergronds of in dagbouw gemijnd, fijngemalen en vervolgens chemisch en thermisch bewerkt om er lithiumcarbonaat of, na een extra stap, lithiumhydroxide van te maken. Australië is met afstand de grootste producent van spodumeenerts.
Een nieuwere techniek die de laatste jaren veel aandacht krijgt, is Direct Lithium Extraction (DLE, directe lithiumextractie). Hierbij wordt lithium met behulp van speciale membranen, harsen of adsorptiemateriaal direct uit de pekel gefilterd, zonder de langdurige verdampingsbassins. Dat kan sneller gaan, gebruikt minder land en potentieel minder water, maar de techniek wordt vooralsnog vooral op kleinere, proefschaal en in enkele eerste commerciële installaties toegepast.
Voor gebruik in batterijen moet lithiumcarbonaat extreem zuiver zijn, doorgaans meer dan 99,5 procent: dit heet "batterij-kwaliteit" (battery grade), in tegenstelling tot de iets minder zuivere "technische kwaliteit" die wordt gebruikt in bijvoorbeeld glas en keramiek. Afhankelijk van het type batterijkathode wordt lithiumcarbonaat soms nog verder omgezet in lithiumhydroxide, een verwante lithiumverbinding die nodig is voor bepaalde hoogenergetische kathodemateriaal.
Wat wil men ermee bereiken?
De kern van de ambitie is simpel: zonder voldoende lithium geen betaalbare batterijen, en zonder betaalbare batterijen geen grootschalige overstap naar elektrische auto's en naar zonne- en windenergie die 's nachts of bij windstilte alsnog stroom kan leveren. Lithium-ionbatterijen zijn tot nu toe de technologie die de beste balans biedt tussen energiedichtheid (hoeveel energie er in een bepaald gewicht past), levensduur en kosten.
Daarnaast speelt geopolitiek een rol. Omdat de winning en verwerking van lithium sterk geconcentreerd zijn in een klein aantal landen, willen de Europese Unie, de Verenigde Staten en andere regio's hun afhankelijkheid van een handvol producenten verkleinen. Dat heeft geleid tot beleid gericht op het stimuleren van eigen mijnbouw, raffinage en batterijrecycling, zodat landen minder kwetsbaar zijn voor prijsschommelingen of exportbeperkingen.
Voorbeelden uit de praktijk
Salar de Atacama, Chili is al decennialang een van de grootste pekelwinningsgebieden ter wereld. Hier winnen de bedrijven SQM en Albemarle lithiumcarbonaat uit de zoutvlakte, in een van de droogste gebieden op aarde.
Greenbushes-mijn, West-Australië geldt als de grootste hardrock-lithiummijn ter wereld en levert al sinds de jaren tachtig spodumeenerts, tegenwoordig vooral voor de batterij-industrie. De mijn wordt beheerd door een samenwerkingsverband waarin het Chinese Tianqi Lithium, het Australische IGO en het Amerikaanse Albemarle betrokken zijn.
Thacker Pass, Nevada (Verenigde Staten) is een project van Lithium Americas dat lithium wint uit lithiumhoudende kleisteen, een derde, minder gangbare bron. In 2023 ging de bouw van start, mede mogelijk gemaakt door een grote investering en langetermijnafnameovereenkomst met autofabrikant General Motors.
Salton Sea, Californië (Verenigde Staten) is een gebied met hete, lithiumrijke geothermische pekel. Bedrijven als Controlled Thermal Resources werken hier aan projecten die directe lithiumextractie combineren met geothermische energieopwekking, met als doel om in de tweede helft van dit decennium op commerciële schaal te gaan produceren.
Jadar, Servië laat zien dat lithiumwinning ook op weerstand kan stuiten. Mijnbouwbedrijf Rio Tinto wilde hier een grote lithiummijn openen, maar de Servische regering trok de vergunningen begin 2022 in na hevige protesten over milieurisico's. In 2024 oordeelde het Servische grondwettelijk hof dat het intrekken onrechtmatig was, waarna het project weer een politiek en maatschappelijk twistpunt werd.
Hoe ver is de techniek?
De klassieke winningsmethodes, verdamping van pekel en verwerking van spodumeenerts, zijn technisch gezien volwassen en al tientallen jaren in gebruik. Het knelpunt zit vooral in tempo, kosten en milieueffecten: verdampingsbassins hebben soms wel anderhalf tot twee jaar nodig om genoeg water te laten verdampen, en het proces roept vragen op over waterverbruik in droge gebieden waar ook lokale gemeenschappen en ecosystemen van datzelfde grondwater afhankelijk zijn.
Directe lithiumextractie belooft dat proces te versnellen en het waterverbruik te verlagen, maar staat nog relatief vroeg in zijn ontwikkeling. Er zijn inmiddels eerste commerciële installaties, maar grootschalige toepassing die kosten en prestaties overtuigend verslaat ten opzichte van de traditionele methode, moet zich op veel plekken nog bewijzen.
Opvallend is hoe grillig de markt de afgelopen jaren was. In 2021 en 2022 schoot de prijs van lithiumcarbonaat omhoog tot recordhoogtes, gedreven door de snelle groei van de vraag naar elektrische auto's. Vervolgens kwamen er wereldwijd veel nieuwe mijnbouw- en verwerkingsprojecten online, terwijl de groei van de vraag, vooral in China, minder hard bleek dan verwacht. Het gevolg was een scherpe prijsdaling in 2023 en 2024, tot een fractie van de piekprijs. Dat laat zien dat lithiumcarbonaat, ondanks zijn strategische belang, ook gewoon onderhevig is aan de klassieke wetten van vraag en aanbod, met grote onzekerheid over de prijsontwikkeling op langere termijn.
Recycling van lithium uit gebruikte batterijen staat nog in de kinderschoenen: technisch is het mogelijk om lithium terug te winnen, maar het aandeel van gerecycled lithium in de totale aanvoer is vooralsnog klein, simpelweg omdat de meeste elektrische auto's en grote batterijpakketten die nu op de markt zijn nog niet aan het einde van hun levensduur zijn.
Wie werken eraan?
Aan de winningskant zijn SQM (Chili), Albemarle (Verenigde Staten), Ganfeng Lithium en Tianqi Lithium (beide China) al lange tijd de grootste spelers. De sector is de afgelopen jaren flink in beweging: zo ontstond in 2024 Arcadium Lithium uit een fusie tussen de Amerikaanse producent Livent en het Australisch-Argentijnse Allkem, waarna mijnbouwgigant Rio Tinto in 2024 een overname van Arcadium aankondigde.
Op landenniveau domineren Australië en Chili de ruwe lithiumproductie, met Argentinië en in mindere mate Bolivia als opkomende spelers in het Lithium Driehoek-gebied. China heeft weliswaar relatief weinig eigen lithiumreserves, maar beheerst een groot deel van de wereldwijde raffinage- en verwerkingscapaciteit, wat het land een sleutelpositie geeft in de verdere verwerkingsketen richting batterijmateriaal.
Om minder afhankelijk te worden van deze geconcentreerde aanvoerketens, hebben de Europese Unie (met de Critical Raw Materials Act) en de Verenigde Staten beleid ingevoerd om eigen winning, verwerking en recycling van lithium te stimuleren. Daarnaast houden instanties als de Amerikaanse geologische dienst USGS en het Internationaal Energieagentschap IEA de wereldwijde productie, reserves en marktontwikkelingen nauwlettend bij.