27 Schmierstoff + Schmierung · 4. Jahrgang · 2/ 2023 FacHartiKEl Lithiumfette und ihre Zukunft Naomi Pells, Technical Manager, Ironsides Lubricants Lithium- und Lithiumkomplexfette machen immer noch mehr als 70 % des Weltmarktes für Schmierfette aus, was nicht verwunderlich ist, da so viele Maschinenhersteller (OEMs) diese Art von Fetten für ihre Geräte vorschreiben. Aber warum sind Schmierfette auf Lithiumbasis so beliebt? Sie sind eine gute Mischung aus inhärenten Eigenschaften, die sie für zahlreiche Anwendungen - von Mehrzweckbis zu Schwerlastanwendungen - geeignet machen und galten bis vor kurzem als Schmierfette mit dem besten Preis-Leistungs-Verhältnis. Anwendung in der Automobilindustrie Die Automobilindustrie ist ein bedeutender Verbraucher von Lithiumfett; sie verwendet es in verschiedenen Anwendungen, vom Fahrgestell über Radlager bis zu Gelenken und darüber hinaus. Diese Branche ist daher einer der Haupteinflussfaktoren für den Lithiumfettmarkt. Während der weltweiten Pandemie ging der Automobilabsatz zwar etwas zurück, doch in Schwellenländern wie China und Brasilien hat der Bevölkerungszuwachs dennoch zu einem Anstieg der Nachfrage nach Automobilen geführt. Obwohl der Verbrennungsmotor (internal combustion engine, ICE) der häufigste Motorentyp auf unseren Straßen ist, wirken sich neue Faktoren auf den Fahrzeugmarkt aus, insbesondere in der EU. Einer dieser wichtigen Faktoren ist der europäische „Green Deal“, der darauf abzielt, die Treibhausgasemissionen bis 2030 um 55 % zu senken, indem er die Elektrifizierung vorantreibt. Dies hat erhebliche Auswirkungen auf die Automobilindustrie, die in letzter Zeit eine steigende Nachfrage nach Elektrofahrzeugen verzeichnet. So wie sich die Automobilindustrie verändert, verändern und entwickeln sich auch die Anforderungen an die Schmierung der beteiligten Anwendungen und Fahrzeugkomponenten. Leider sind die Kosten für Lithium in den letzten zwölf Monaten exponentiell gestiegen, und die begrenzte Verfügbarkeit hat die Preise für Lithium auf ein noch nie dagewesenes Niveau getrieben. Der Konflikt in der Ukraine und die Sanktionen gegen Russland haben auch die Verarbeitungskapazität und die Verfügbarkeit von Lithium verringert. Darüber hinaus gab es in vielen Bereichen der petrochemischen Industrie (und sogar auf den Verbrauchermärkten) weit verbreitete Probleme mit der Verfügbarkeit sowie Preissteigerungen bei zahlreichen Rohstoffen. Der wichtigste Faktor, der den Lithiummarkt antreibt, ist jedoch der Vorstoß zur Elektrifizierung von Fahrzeugen, für die nach heutigem Stand der Technik große Mengen an Lithium zur Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien benötigt werden. Während die Automobilindustrie den größten Teil des verfügbaren Lithiums erwirbt, bleibt den Schmierfettherstellern kaum eine andere Wahl, als sich dem teuren Rohstoff zu beugen, um die Produktion aufrechtzuerhalten und die lebenswichtige Versorgung mit Schmierstoffen hinter den Kulissen zu gewährleisten. Obwohl Lithium in großen Mengen gefördert wird, reicht es noch immer nicht aus, um die prognos- Naomi Pells Technical Manager, Ironsides Lubricants Schmierstoff + Schmierung · 4. Jahrgang · 2/ 2023 28 Fachartikel | Lithiumfette und ihre Zukunft tizierte weltweiten Nachfrage in den kommenden Jahren zu decken. Während die Beliebtheit von Elektrofahrzeugen weiter steigt, wird die Nachhaltigkeit von Lithiumfetten als Schmiermittel weiterhin in Frage gestellt, so dass die Endverbraucher von Lithiumfetten über Alternativen nachdenken (müssen). Wie geht es weiter? Es gibt natürlich reichlich verfügbare Alternativen zu Fetten auf Lithiumbasis, wie etwa Aluminiumkomplex-, organische Polymer-, Silica-, Polyharnstoff-, Kalziumsulfonat- und einfache Kalziumfette, doch müssen Leistungsmerkmale, Kosten, Kompatibilität, Konformität und Anwendungseignung bei der Auswahl berücksichtigt werden. Der wahrscheinlichste der alternativen Fetttypen, der die Vorherrschaft von Lithiumkomplexfetten angreifen wird, sind die Kalziumsulfonatkomplexfette (CSX). CSX ist keine neue Technologie, sondern gibt es bereits seit seit geraumer Zeit, aber erst seit kurzem wird es häufiger verwendet. Der Grund dafür ist seit seiner Markteinführung schlicht und einfach der Preis, der trotz der zusätzlichen Leistungsvorteile gegenüber Lithiumkomplexfett immer unattraktiv war. Der Verdickeranteil ist bei CSX im Vergleich zu Lithiumkomplexfett in der Regel etwa viermal höher. Da jedoch der Rohstoffpreis für Lithium in die Höhe geschnellt ist, hat sich die Preisparität zwischen Lithiumkomplex- und CSX-Fett verringert, so dass das leistungsfähigere Kalziumsulfonatkomplex-Fett auf dem heutigen Markt relativ wettbewerbsfähig ist. Dank der Art und Menge des Verdickers sind CSX- Schmierfette von Natur aus wasserabweisend, hoch belastbar und weisen eine ausgezeichnete Oxidationsbeständigkeit auf, welche die Notwendigkeit, spezielle (und teure) Additive zur Leistungssteigerung zu verwenden, verringert (siehe Abbildung 1). Abb. 1: Leistungsvergleich Lithium Complex vs. Calcium Sulfonate Complex Leider werden die überbasischen Kalziumsulfonate (overbases calcium sulfonates, OBCS), die häufig zur Herstellung von CSX-Verdickern verwendet werden, auch in anderen metallverarbeitenden und industriellen Anwendungen eingesetzt und sind ein wichtiger Bestandteil von Kfz-Motorölen für ICEs. Die Nachfrage ist hoch und die Hersteller von OBCS-Detergenzien sind ausgelastet, was bedeutet, dass das Angebot an Kalziumsulfonat begrenzt ist - dies wiederum trägt zu den steigenden Kosten von CSX-Schmierfetten bei (hoher Verdickergehalt! ), und diese Faktoren werden weiterhin einen erheblichen Einfluss haben, insbesondere so lange ICEs bei den Zulassungen vorherrschen. Alle oben genannten Fettetypen bieten unterschiedliche Leistungseigenschaften, wobei einige eher mit Lithiumkomplex vergleichbar sind als andere. Für ein reines Lithiumfett sind CSX-Fette jedoch immer noch zu teuer und bieten eine „überhöhte“ Leistung. Was bleibt also als Alternative für ein reines Lithiumfett übrig? Abb. 2: Leistungsvergleich Lithium EP vs. Calcium EP Vielleicht „einfaches“ Kalziumfett (nicht: Kalziumkomplexfett! )? Obwohl die obere Betriebstemperatur niedriger ist als die eines Lithiumfetts, haben Kalziumfette viele Vorteile und sollten aufgrund ihres Tropfpunkts (die Temperatur im Labortest, bei dem Schmierfett erhitzt wird, bis sich ein Tropfen des Materials ablöst) nicht als minderwertig angesehen werden. Kalziumfette sind bekannt für ihre Wasserbeständigkeit und ihre biologische Abbaubarkeit. Durch den Zusatz spezieller Additive kann die Leistung bei Bedarf gesteigert werden, so dass Calciumfette die Mehrzweckleistung eines Lithiumfetts erreichen (siehe Abbildung 2). Alles in allem ist Kalziumfett eine kostengünstige Alternative zu Lithium für Anwendungen bei niedrigeren Temperaturen. Schlussfolgerung Obwohl es potenzielle Alternativen gibt, die Schmierfette auf Lithiumbasis ersetzen könnten, sollte man nicht vergessen, dass sich Lithiumfette in vielen Anwendungen bewährt haben und die entsprechenden OEM-Zulassungen besitzen. Es kann noch einige Zeit dauern, bis sich die Erstausrüster mit den Alternativen befassen, und dies wird nicht über Nacht geschehen. Es wird erhebliche Investitionen an Zeit und Geld erfordern, um den Ball ins Rollen zu bringen! Referenzen (1) (https: / / ec.europa.eu/ info/ strategy/ priorities-2019-2024 / european-green-deal_de) »« Übersetzung mit freundlicher Genehmigung des Lube Magazine. Eingangsabbildung: © manassanant - stock.adobe.com