Lithium-Ionen-Batterien sind der am häufigsten verwendete Batterietyp in Elektrofahrzeugen.
Wissenschaftler fanden heraus, dass sie PFAS oder „Forever Chemicals“ enthalten, die mittlerweile in Luft, Wasser, Schnee, Boden und Sediment zu finden sind.
Die Forscher fordern eine bessere Batterietechnologie und Recycling, um die PFAS-Verschmutzung zu verringern.
Wissenschaftler haben eine neue Quelle gefährlicher chemischer Verschmutzung durch sogenannte „Forever Chemicals“ aufgedeckt: die wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien, die in den meisten Elektrofahrzeugen zu finden sind.
Was sind „Forever Chemicals“?
Einige Lithium-Ionen-Batterietechnologien verwenden eine Klasse von PFAS-Chemikalien, also Per- und Polyfluoralkylsubstanzen, die dazu beitragen, dass Batterien weniger entflammbar sind und Strom leiten. Wissenschaftler fanden hohe Konzentrationen dieser PFAS in Luft-, Wasser-, Schnee-, Boden- und Sedimentproben in der Nähe von Anlagen, die diese Chemikalien in den USA, Belgien und Frankreich herstellen, so eine von Fachleuten überprüfte Studie in der Fachzeitschrift „Nature Communications„.
PFAS sind als „Forever Chemicals“ bekannt, weil sie sich schnell in der Umwelt, in Menschen und Tieren anreichern und erst nach Tausenden von Jahren abgebaut werden. Sie werden mit einer Reihe von Gesundheitsstörungen in Verbindung gebracht, darunter Leberschäden, hoher Cholesterinspiegel, niedriges Geburtsgewicht und chronische Nierenerkrankungen.
Negativer Nebeneffekt von Klimaschutz
Die Ergebnisse unterstreichen, dass der Umstieg auf umweltfreundlichere Autos und erneuerbare Energien der Schlüssel zur Lösung der Klimakrise ist, jedoch mit einer Reihe von Kompromissen einhergeht, die noch nicht ausreichend erforscht sind.
Während die Umwelt- und Gesundheitsauswirkungen des Abbaus von Lithium und anderen Mineralien, die in Batterien, Solarzellen, Windturbinen und anderen Technologien verwendet werden, gut dokumentiert sind, entdecken Forscher erst jetzt, dass Lithium-Ionen-Batterien eine Quelle der PFAS-Verschmutzung sind.
„Die Verringerung der [Kohlendioxid-]Emissionen durch Innovationen wie Elektroautos ist von entscheidender Bedeutung, aber sie sollte nicht mit dem Nebeneffekt einer zunehmenden PFAS-Verschmutzung einhergehen“, sagte Jennifer Guelfo, Professorin für Umwelttechnik an der Texas Tech Universität und Mitautorin der Studie, in einer Erklärung.
Es handelt sich um ein Problem von globaler Bedeutung, da Lithium-Ionen-Batterien weltweit eingesetzt werden, heißt es in der Studie. Dieselbe Klasse von PFAS wurde vor kurzem in geringen Mengen in europäischem und chinesischem Wasser nachgewiesen, aber die Quelle der Verschmutzung war unklar.
Um welche Art von „Forever Chemicals“ geht es?
Die spezifische Klasse von PFAS, die Guelfos Team fand, wird Bis-Perfluoralkylsulfonimide oder Bis-FASIs genannt. Die Wissenschaftler testeten mehr als ein Dutzend Lithium-Ionen-Batterien, die in Elektrofahrzeugen und Unterhaltungselektronik wie Laptops verwendet werden, und fanden Bis-FASI in unterschiedlichen Konzentrationen.
Es ist schwer zu sagen, wie weit die Chemikalien in bestimmten Lithium-Ionen-Batterien verbreitet sind, weil es noch nicht genug Forschung gibt, sagte Lee Ferguson, Professor für Umwelttechnik an der Duke Universität und Mitautor der Studie.
Guelfo sagte, Bis-FASIs sei vergleichbar mit „älteren berüchtigten“ Chemikalien wie PFOA, zum Teil, weil sie extrem schwer abbaubar sind und Studien zeigen, dass die Chemikalien das Verhalten von Wasserorganismen bei niedrigen Konzentrationen verändern. PFOA wird in den USA nicht mehr hergestellt, verschmutzt aber weiterhin das Trinkwasser.
Die Studie ist die erste Analyse der Umweltauswirkungen der Verwendung von Bis-FASI in Lithium-Ionen-Batterien, die den gesamten Lebenszyklus dieser Produkte berücksichtigt. Die Auswirkungen von Bis-FASI auf den Menschen wurden jedoch noch nicht untersucht.
Die Wissenschaftler entdeckten Bis-FASI-Chemikalien in Konzentrationen von ppb, also Teilen pro Milliarde. Diese Größenordnung liegt weit über den Grenzwerten für Trinkwasser, die im April von der US-Umweltschutzbehörde festgelegt wurden. Strategien zur Entfernung von PFAS aus dem Trinkwasser können laut der Studie auch Bis-FASI eliminieren, was aufgrund der EPA-Vorschriften häufiger angewendet werden sollte. Chemikalienhersteller und einige Wasserversorger haben die Entscheidung der Behörde jedoch vor Gericht angefochten.
Wirtschaft und Politik sollen Lösungen finden
Es gibt noch andere Wege, mit Bis-FASI in Berührung zu kommen. Daten über Luftemissionen deuten darauf hin, dass die Chemikalien in Gebiete gelangen können, die weit von den Produktionsstandorten entfernt sind. Sie können auch aus Mülldeponien in die Umwelt gelangen, wo die meisten Lithium-Ionen-Batterien landen.
Der Studie zufolge werden nur etwa fünf Prozent der Lithium-Ionen-Batterien recycelt, und bis 2040 könnten etwa acht Millionen Tonnen Lithium-Ionen-Batterieabfälle anfallen.
Guelfo sagte, dass Wissenschaftler, Ingenieure, Hersteller und politische Entscheidungsträger Batterietechnologien und Recyclinglösungen entwickeln müssen, die die Verschmutzung durch PFAS nicht noch verschlimmern.
„Wir müssen diese Chemikalien, die in einer nachhaltigen Energieinfrastruktur verwendet werden, sorgfältig bewerten“, sagte Guelfo. „Wir sollten sie jetzt evaluieren, bevor sie zu einem weit verbreiteten Problem werden. Wir haben die Möglichkeit, die Idee der Nachhaltigkeit wirklich zu maximieren.“
Erste Strafzahlungen für Unternehmen in den USA
Laut der Studie halten Unternehmen wie 3M, Solvay und Arkema entweder Patente für Bis-FASIs oder werben für deren Herstellung oder Verwendung. (Im Dezember – nach Durchführung der Studie – gliederte Solvay seine Geschäftsbereiche Spezialchemikalien und angewandte Chemikalien in eine neue Einheit namens Syensqo aus. Das Lithiumbatteriegeschäft ist dort untergebracht.)
Die Wissenschaftler konzentrierten sich bei ihren Untersuchungen auf Gebiete in der Nähe der Produktionsstätten der Unternehmen in Minnesota, Kentucky, Antwerpen, Belgien, und Salindres, Frankreich.
3M stellt seit Jahrzehnten PFAS her und hat im vergangenen Jahr einem Vergleich im Wert von über 10 Milliarden US-Dollar (rund 9,2 Milliarden Euro) mit US-Städten und Gemeinden zugestimmt. Die Gemeinden hatten behauptet, das Unternehmen habe das Trinkwasser für immer mit Chemikalien verseucht. 3M erklärte, dass es die Herstellung von PFAS bis Ende 2025 vollständig einstellen wird.
Der Vergleich des Unternehmens folgte auf eine weitere Vereinbarung von Chemours, DuPont und Corteva, 1,19 Milliarden Dollar (rund 1,1 Milliarden Euro) zu zahlen, um Tausende von Klagen beizulegen.