Elektromobilität Recycling von E-Auto-Batterien noch entfernt von Serienreife

In etwa zehn Jahren fällt voraussichtlich die erste größere Menge Altbatterien aus Elektroautos an. Das Recycling der Akkus im großen Stil ist herausfordernd.

Während die E-Mobilität sich entwickelt, sind unter den Sitzen der Elektroautos noch Fragen offen. Je mehr von den Autos auf den Straßen fahren, desto mehr Lithium-Ionen-Batterien werden benötigt. Und damit mehr Rohstoffe und Ideen, was mit ausgedienten Akkus passiert. Eine Antwort auf beide Probleme: Batterie-Recycling. Das perfekte Verfahren in serientauglichem Ausmaß gibt es aus Sicht der Forschung jedoch noch nicht.

Noch eher kleine Kapazitäten

Auf etwa 100.000 Tonnen schätzt das Berliner Öko-Institut die Menge an Batterien, die jährlich in Elektroautos in Umlauf kommt. In zehn Jahren seien es eine Million Tonnen. Verglichen damit klingen die Recyclingpläne der großen Autohersteller zunächst einmal klein: Volkswagen testet seit zwei Jahren Verfahren in Salzgitter und will dort jährliche Recycling-Kapazitäten von 1.500 Tonnen anpeilen.

Elektromobilität

Batterierecycling: Wie funktioniert das?

Mercedes-Benz baut derzeit zusammen mit dem Batterie-Recycler Primobius eine Fabrik im baden-württembergischen Kuppenheim mit einer Kapazität von 2.500 Tonnen – Grundsteinlegung am Freitag, 3. März.

Zweites Leben für Batterien

Die gegenwärtig in den Autos verbauten Batterien werden noch eine Zeit lang benutzt. Die Autohersteller rechnen erst zum Ende des Jahrzehnts mit einer größeren Anzahl an Rückläufern. Außerdem sollen die Akkus erst einmal ein sogenanntes zweites Leben erhalten, zum Beispiel als stationäre Stromspeicher.

Bis die Batterien aus den Serienfahrzeugen ihr Lebensende endgültig erreicht haben, sollen vor allem Akkus aus Testfahrzeugen und Prototypen recycelt werden. Und auch Recycling-Unternehmen abseits der Autoindustrie fahren die Kapazitäten langsam hoch.

Fehlende Standardisierung verhindert Demontage

Aber: „Momentan sind die Batterien alles andere als recyclingfreundlich gestaltet“, kritisiert der Physiker Kai Peter Birke. Er forscht an der Universität Stuttgart und dem Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung zu Batterie-Recycling. Zum Recyceln werden Batteriezellen in ihre Einzelteile zerlegt. Laut dem Wissenschaftler ist das aber nicht so einfach, weil Zellverbindungen beispielsweise verschweißt sind.

Recycling

Lithium-Ionen-Akkus energiesparend recyceln

Außerdem sei der Aufbau von Batteriezellen je nach Hersteller unterschiedlich. Die fehlende Standardisierung verhindere eine serientaugliche Demontage. Die große Herausforderung für die Zukunft sei es, einen solchen Prozess zu automatisieren. Damit starten will Mercedes in diesem Jahr, zumindest mit der Demontage.

Zwei Verfahren um Rohstoffe zu gewinnen

Im zweiten Recycling-Schritt gebe es verschiedene Möglichkeiten, wie die wertvollen Rohstoffe aus den Batterie-Einzelteilen gewonnen werden können, sagt Birke. Die Verfahren ließen sich grob in zwei Kategorien einteilen: Sogenannte pyrometallurgische Prozesse, bei denen die Stoffe unter hohen Temperaturen eingeschmolzen werden, und hydrometallurgische Prozesse, bei denen die Stoffe in wässrigen Lösungen durch Zugabe von Chemikalien herausgelöst werden.

Mercedes und Primobius setzen auf die Hydrometallurgie. Der Vorteil ist laut einer Mercedes-Sprecherin die hohe Recycling-Quote; und es werde kein CO₂ ausgestoßen. Auch Umweltexperte Jürgen Sutter vom Öko-Institut sieht in dieser Verfahrensweise einen geringeren Energiebedarf als beim Einschmelzen.

E-Mobilität

BASF und Tenova entwickeln Recyclingverfahren für Li-Ion-Batterien

Es gebe jedoch auch Nachteile, auf die die Industrie nicht so gerne hinweise: In den Anlagen kämen organische Lösungsmittel zum Einsatz, die nicht in die Umwelt gelangen dürften. Außerdem könne es passieren, dass ätzende Flusssäure entstehe.

„Es bringt zumindest große Herausforderungen“, sagt Sutter mit Blick auf das hydrometallurgische Verfahren. Im Recyclingwerk von Mercedes sei Flusssäure laut einem Sprecher von Primobius aufgrund des spezifischen angewandten chemischen Verfahrens kein Thema.

Recyclingquoten in neuer EU-Batterieverordnung festgehalten

Die Rohstoffe, die durch Recycling gewonnen werden können, sind Experten zufolge vor allem Kupfer, Aluminium, Nickel, Kobalt und unter Umständen Lithium. Die typischen Rückgewinnungsraten unterscheiden sich laut Sutter nach dem jeweiligen Material.

Bei Nickel und Kobalt liegen sie zwischen 90 Prozent und 95 Prozent. Energieforscher Birke betont, dass hohe Recyclingquoten bisher nur unter Laborbedingungen möglich seien. Für die Massenproduktion schätzt er vorsichtig: „Da sind wir vielleicht eher bei 50 bis 60 Prozent.“

Rohstoffe

Audi und TU Freiberg entwickeln Verfahren für nachhaltigen Abbau von Edelmetallen

Die Recyclingquoten sind auch Thema der neuen EU-Batterieverordnung, deren Entwurf gerade diskutiert wird. Diese soll für bestimmte Materialien Mindestquoten festschreiben. Außerdem bringt die gesetzliche Pflicht Batterien zurückzunehmen für Autoproduzenten Druck auf den Kessel.

Unabhängig von Quoten und Herausforderungen ist die Hauptsache für den Umweltexperten Sutter, dass überhaupt recycelt werde. Denn neue Rohstoffe aus der Erde zu holen sei sehr aufwendig. „Von daher ist es so, dass jedes Recycling die Ökobilanz einer Batterie deutlich verbessert“, sagt Sutter.

(ID:49229984)