Ein kalifornisches Unternehmen namens Magrathea Metals hat erstmals einen neuen Elektrolyseur in Betrieb genommen, der aus Meerwasser Magnesiummetalle herstellen kann. Magnesium ist ein sehr leichtes Metall, das für Fahrzeugteile und Flugzeuge sowie in Aluminiumlegierungen eingesetzt wird. Auch in der Titan- und Stahlherstellung ist es wertvoll. Die Technologie hat das Potenzial, das Material ohne Treibhausgasemissionen zu produzieren.

Derzeit dominiert China die Magnesiumproduktion, wobei die gängigste Herstellungsmethode viele klimaschädliche Emissionen verursacht. Falls Magrathea seinen Prozess skalieren kann, könnte dies dazu beitragen, alternative Quellen für das Metall zu erschließen und die davon abhängigen Industrien umweltfreundlicher zu gestalten. Der Star des Magrathea-Verfahrens ist ein neuartiger Elektrolyseur, ein Gerät, das mithilfe von Strom ein Grundmaterial in seine Bestandteile zerlegen kann. Der Einsatz eines Elektrolyseurs bei der Magnesiumherstellung ist nicht neu, aber der Ansatz von Magrathea stellt eine Weiterentwicklung dar. „Wir haben ihn modernisiert und ins 21. Jahrhundert gebracht“, sagt Alex Grant, Mitbegründer und CEO.

Der gesamte Prozess beginnt mit Salzwasser. Denn Magnesium kommt in geringen Mengen im Meerwasser, in Salzseen und im Grundwasser vor. Im Meerwasser beträgt die Konzentration etwa 1.300 ppm, sodass Magnesium etwa 0,1 Prozent des Gewichts des Meerwassers ausmacht. Wenn man dieses Meerwasser oder eine Salzsole reinigt, konzentriert und trocknet, erhält man ein festes Magnesiumchloridsalz. Magrathea nimmt dieses Salz (das es derzeit vom Hersteller Cargill bezieht) und gibt es dann in den Elektrolyseur. Das Gerät erreicht Temperaturen von etwa 700 Grad Celsius und leitet Strom durch das geschmolzene Salz, um das Magnesium vom Chlor zu trennen und Magnesiummetall zu bilden.

Normalerweise würde der Betrieb eines Elektrolyseurs in diesem Prozess eine konstante Stromquelle erfordern. Die Temperatur wird in der Regel gerade so hoch gehalten, dass das Salz in geschmolzenem Zustand bleibt. Wenn es zu stark abkühlt, würde es sich verfestigen, was den Prozess stören und möglicherweise die Anlage beschädigen würde. Eine übermäßige Erhitzung würde nur Energie verschwenden.

Der Ansatz von Magrathea Metals ist flexibel. Grundsätzlich betreibt das Unternehmen seinen Elektrolyseur etwa 100 Grad Celsius heißer als erforderlich, um das geschmolzene Salz flüssig zu halten. Die überschüssige Wärme wird dann auf innovative Weise genutzt, unter anderem zum Trocknen des Magnesiumsalzes, das schließlich in den Reaktor gelangt. Diese Vorbereitung kann in Schritten erfolgen, sodass das Unternehmen Strom dann beziehen kann, wenn er billiger ist oder mehr erneuerbare Energien verfügbar sind, was Kosten und Emissionen senkt. Darüber hinaus entsteht bei diesem Verfahren ein Nebenprodukt namens Magnesiumoxid, das zur Abscheidung von Kohlendioxid aus der Atmosphäre verwendet werden kann und so dazu beiträgt, die verbliebenen Kohlenstoffemissionen auszugleichen.

Das Ergebnis könnte ein Produktionsprozess mit Netto-Null-Emissionen sein, wie eine im Januar abgeschlossene unabhängige Lebenszyklusanalyse ergab. Auch wenn dieses Ziel zunächst wahrscheinlich nicht erreicht werden wird, besteht laut Grant das Potenzial für einen wesentlich klimafreundlicheren Prozess als den, der derzeit in der Industrie verwendet wird. Der Einstieg in die Magnesiumproduktion werde aber nicht einfach sein, sagt Simon Jowitt, Direktor des Nevada Bureau of Mines und des Center for Research in Economic Geology an der University of Nevada in Reno.

Nach Angaben des US Geological Survey produzierte China im Jahr 2024 rund 95 Prozent des weltweiten Angebots. Diese dominante Position bedeutet, dass Unternehmen von dort den Markt mit billigem Metall überschwemmen können, was es für andere schwierig macht, zu konkurrieren. „Die Wirtschaftlichkeit all dessen ist ungewiss“, sagt Experte Jowitt. Die USA haben einige Handelsschutzmaßnahmen eingeführt, darunter einen Antidumpingzoll, aber neuere Akteure mit alternativen Verfahren können dennoch auf Hindernisse stoßen. US Magnesium, ein Unternehmen mit Sitz in Utah, war in den letzten Jahren der einzige Magnesiumhersteller in den USA, stellte jedoch 2022 nach Ausfällen der Anlagen und langjährigen Umweltproblemen die Produktion ein.

Magrathea plant, Ende 2025 oder Anfang 2026 mit dem Bau einer Demonstrationsanlage in Utah zu beginnen, die eine Kapazität von rund 1.000 Tonnen pro Jahr haben und 2027 in Betrieb gehen soll. Im Februar gab das Unternehmen bekannt, dass es eine Vereinbarung mit einem großen Automobilhersteller unterzeichnet hat, dessen Namen jedoch noch nicht bekannt gegeben wurde. Der Automobilhersteller habe Output aus der kommenden Demonstrationsanlage vorab gekauft und werde diesen in bestehende Produkte integrieren. Nach Inbetriebnahme der Demonstrationsanlage wäre der nächste Schritt der Bau einer kommerziellen Anlage mit einer größeren Kapazität von rund 50.000 Tonnen pro Jahr.