Frage der Woche: Wie gut lassen sich Batterien recyceln?

Frage der Woche: Wie gut lassen sich Batterien recyceln?

von Wolfgang Kempkens

Batterien zu recyceln ist gar nicht so einfach. Doch Forscher arbeiten an Technologien, vor allem für Akkus von Elektroautos.

Jährlich landen einige Tonnen Lithium-Ionen-Batterien aus Handys und anderen hochwertigen mobilen Geräten bei den Verwertern. Bei insgesamt rund 15.000 Tonnen einfacher Batterien etwa für Reisewecker und Taschenlampen, die jährlich recycelt werden, fällt das kaum auf.

Doch mit der Zunahme von Elektromobilität und Solarbatterien, die Sonnenstrom für dunkle Stunden speichern, werden es bald tausende Tonnen mehr sein. Derzeit lassen sich aus den unterschiedlichen Batterietypen nur die wirklich wertvollen Metalle wie Kobalt, Zink und Mangan zurückgewinnen.

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Hohe InvestitionskostenLithium bleibt bisher in der Schlacke zurück, die beim so genannten pyrometallurgischen Recycling als Rest anfällt. Dazu werden die geschredderten Batterien erhitzt, sodass alle Metalle schmelzen. In diesem Zustand lassen sie sich trennen.

Das ändert sich aber gerade. Auto- und Batteriehersteller, metallurgische Unternehmen sowie Wissenschaftler der Universitäten Münster und Braunschweig haben zum Beispiel in dem Projekt LithoRec ein Verfahren entwickelt, mit dem sich speziell lithiumhaltige Batterien verwerten lassen. Und das sogar wirtschaftlich, wie die Partner hoffen.

Pro Tonne Batterieschrott lassen sich je nach Größe der Recyclinganlage und Art der Batterien 264 bis 1405 Euro an verkaufsfähigen Materialien wiedergewinnen. Die Investitionskosten sind allerdings hoch. Eine Anlage, die bis zu 2000 Tonnen pro Jahr recycelt, kostet rund zwölf Millionen Euro. Dazu kommen zehn Millionen Euro für die so genannte Hydrometallurgieanlage und jährliche Fixkosten für den Betrieb.

Dass Recyclingverfahren für Lithium-Ionen-Akkus nicht großtechnisch eingesetzt werden, liegt daran, dass das Aufkommen an Batterieschrott noch gering ist. Der von der Bundesregierung erhoffte Boom der Elektromobilität bleibt vorerst aus und die Solarbatterien haben noch zu wenig Jahre auf dem Buckel, als dass man schon ans Recyceln denken könnte.

Aus Alt wird NeuSchon jetzt ist aber abzusehen, dass beim Recyceln der genannten Batterietypen eine Menge Handarbeit nötig ist. Jeder Hersteller hat seine eigene Methode, die einzelnen Zellen zu kombinieren. Die einen stapeln sie übereinander wie Druckerpapier, andere rollen sie auf. Mit solch unterschiedlichen Bauweisen tun Roboter sich noch schwer, auch mit den unterschiedlichen Gehäusen.

Wenn die Innereien der zuvor entladenen Batterien von Hand freigelegt sind, werden sie im LithoRec-Verfahren geschreddert. Dabei ist höchste Vorsicht geboten. In Verbindung mit Wasser und Luft kann es zu Bränden kommen.

Der Schredder muss also gekapselt werden. Dann geht es ans Abtrennen der Wertstoffe. In Lithium-Ionen-Batterien sind die Metalle Kupfer, Nickel, Kobalt, Aluminium und Mangan sowie Graphit und Lithium in unterschiedlichen Zusammensetzungen enthalten. Dazu kommen noch Kunststofffolien sowie der Flüssigelektrolyt, der Anode und Kathode trennt und die Wanderung von Lithium-Ionen, das sind positiv geladene Lithium-Kerne, in eine Richtung zulässt.

Diese Vielzahl an Materialien wird mit physikalischen, pyrometallurgischen und chemischen Verfahren separiert. Laugen etwa waschen Metalle aus. Rockwood Lithium aus Langelheim im Harz, ein Unternehmen, das Lithiumverbindungen für die Batterieherstellung produziert, hat im Rahmen von LithoRec eine hydrometallurgische Pilotanlage gebaut, in der Kobalt, Lithium und Nickel in Form von Lösungen, also flüssig, oder als Salze gewonnen werden.

Erste Batterien aus Recyclingmaterial auf dem MarktDer Münchner Metallurgiespezialist H.C.Starck bereitet diese Wertstoffe so auf, dass sie für die Herstellung neuer Batterien genutzt werden können. Versuchsweise aus diesem Material hergestellte Zellen brachten die gleichen Leistungen wie die aus ursprünglichen Rohstoffen.

„Nach 2020, wenn genügend Fahrzeugbatterien das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht haben, wird die gesamte Wertschöpfungskette im industriellen Maßstab zur Verfügung stehen“, verspricht Rockwood Lithium.

Konventionelle Batterien, also Nickel-Cadmium-, Nickel-Metallhydrid-, Blei- und Quecksilberbatterien sowie Alkali-Mangan- und  Zink-Kohle-Batterien, werden heute schon pyrometallurgisch recycelt, etwa vom Unternehmen Redux in Bremerhaven und Dietzenbach.

Mit Hilfe von Röntgenstrahlen werden die Altbatterien sortiert. Das funktioniert mit 99-prozentiger Zuverlässigkeit trotz einer Geschwindigkeit von 30 Batterien pro Sekunde. Nach dem Schreddern wird der Batterieschrott teilweise verflüssigt, sodass sich die Wertstoffe sortenrein trennen lassen.

Nur bei Quecksilberbatterien, deren Produktion mittlerweile eingestellt ist, funktioniert das nicht. Sie landen wegen des Gifts, das sie enthalten, auf Sondermülldeponien oder in speziellen Verbrennungsanlagen, die Quecksilber zurückhalten.

Bisher trauten viele Batteriehersteller der Qualität der Recyclingstoffe allerdings nicht. So setzt der US-Konzern Energizer, der auch in Europa vertreten ist, erst neuerdings Recyclingmaterial für die Herstellung neuer Batterien ein. Allerdings nur in homöopathischen Mengen von vier Prozent. Eine Ausweitung ist allerdings geplant.

Allzu sammelfreudig sind die Deutschen aber nicht, wenn es um Altbatterien geht, was in anderen Ländern ähnlich ist. 2012 landeten gerade mal 44 Prozent der verkauften Batterien in den Recyclinganlagen. Bei Starterbatterien für Autos sieht es anders aus. Für Neubatterien ist Pfand in Höhe von 7,50 Euro fällig, das beim Austausch Alt gegen Neu entfällt. Da auch der Metallwert attraktiv ist, liegt die Recyclingquote in diesem Bereich bei nahezu 100 Prozent.

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In unserer Rubrik „Frage der Woche“ beantworten wir regelmäßig Fragen zur Nachhaltigkeit von Produkten. Haben Sie auch eine Frage? Dann schreiben Sie uns an die Adresse green@wiwo.de.

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