Recycling: Wie können Batterien wiederverwendet werden?
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Mit der Verbreitung von Elektromobilität nimmt die Nutzung von Batterien weltweit rasant zu. Während Elektromobilität einen entscheidenden Beitrag zur Verringerung von CO2-Emissionen leistet, indem Elektroautos konventionelle Autos mit Verbrennungsmotor ersetzen, werden für die Herstellung der Batterien zugleich zahlreiche Rohstoffe genutzt, die mitunter nicht umweltfreundlich gewonnen werden.
Obwohl Studien zeigen, dass die Lebensdauer der Akkus in Elektroautos immer weiter zunimmt, stellt zugleich der Umgang mit ausgedienten Batterien eine Herausforderung dar, und Batterie-Recycling wird immer wichtiger, um Ressourcen zu schonen, Umweltverschmutzung zu vermeiden und die Nachhaltigkeit der Energie- und Mobilitätswende zu gewährleisten.
Warum ist Batterie-Recycling wichtig?
Elektroauto-Akkus enthalten, je nach Batterieart, wertvolle Rohstoffe wie Lithium, Nickel, Kobalt und Graphit. Diese Metalle sind nicht nur begrenzt, sondern ihr Abbau belastet auch die Umwelt.
Der Lithiumabbau führt beispielsweise in Südamerika zu einer Verschmutzung von Trink- und Grundwasser. Im sogenannten Lithiumdreieck zwischen Chile, Bolivien und Argentinien werden 70 Prozent der weltweiten Lithiumvorräte vermutet. Der Abbau von Kobalt wiederum ist vor allem in Ländern wie der Demokratischen Republik Kongo mit Problemen verbunden. Graphit ist als Rohstoff aufgrund seiner hohen Speicherkapazität beliebt für die Produktion von Elektroauto-Akkus. Dieser wird jedoch vor allem in China gewonnen, was zu entsprechenden wirtschaftlichen Abhängigkeiten führt.
Durch das Recycling können diese Rohstoffe zurückgewonnen und wiederverwendet werden. Dies verringert nicht nur die wirtschaftliche Abhängigkeit sondern auch den umweltschädlichen Abbau, wodurch der ökologische Fußabdruck der Batterieproduktion gesenkt wird.
Ein zweites Leben für die Batterien
Nachdem die Batterien in Elektroautos wegen zu geringer Kapazität nicht mehr sinnvoll genutzt werden können, aber bevor sie tatsächlich zerlegt werden müssen, gibt es eine Zwischenstufe im Lebenszyklus. Den Elektroauto-Akkus kann in einer anderen Verwendungsform ein zweites Leben gegeben werde, das sogenannte Second Life.
Dabei können die Akkus in stationären Energiespeichern verwendet werden, beispielsweise von Solaranlagen. Sie werden deutlich langsamer be- und entladen, was besser für die Batterien ist. Neben der Ladegeschwindigkeit und der Anzahl an Ladezyklen gibt verschiedene weitere Faktoren, die die Lebensdauer von Elektroauto-Akkus verlängern können. So spielt die richtige Temperatur oder auch die chemische Zusammensetzung eine große Rolle. Im Second Life kann die Lebensdauer der Batterie weitere zehn bis zwölf Jahre betragen.
Der Stand der Technik
Das Recycling von Batterien ist technisch anspruchsvoll, da sie aus einer Vielzahl von Materialien bestehen, die fest miteinander verbunden sind. Daher sind bei Lithium-Ionen-Akkus, die in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden, hochentwickelte Recyclingverfahren erforderlich.
Bei dem Prozess können die wertvollen Rohstoffe wiedergewonnen werden. Laut Volkswagen besteht ein 400 Kilogramm schwerer Lithium-Ionen-Akku aus 8 Kilo Lithium, 12 Kilo Mangan, 9 Kilo Kobalt, 41 Kilo Nickel und 71 Kilo Graphit. Dazu kommen die Metalle aus dem Gehäuse mit 22 Kilo Kupfer, 126 Kilo Aluminium und 3 Kilo Stahl sowie 37 Kilo Elektrolyt und 21 Kilo Kunststoffe, die recycelt werden können.
Zunächst werden die Batterien mechanisch aufbereitet und zerkleinert. Auf diese manuelle Demontage folgen dann unterschiedliche Verfahren, bevor der Prozess schließlich mit der Materialtrennung abgeschlossen wird.
Wasser und Strom: Elektrohydraulische Zerkleinerung
Bei der elektrohydraulischen Zerkleinerung werden die Batterien in Wasser getaucht. Bei der Entladung der Akkus entstehen Schockwellen, die einzelne Bestandteile der Batterie lösen, die wiederum gesiebt oder anderweitig separiert werden können.
Entzündung verhindern: Schreddern mit Stickstoff
Das Schreddern mit Stickstoff wiederum kann dafür sorgen, dass leicht entzündliche Bestandteile getrennt werden können, da sie sich unter Abwesenheit von Sauerstoff nicht entzünden können. Nach dem Schreddern können dann Materialien wie Graphit, Mangan, Nickel, Kobalt und Lithium zurückgewonnen werden.
Hohe Temperaturen: Einschmelzen
Außerdem gibt es die Möglichkeit, Batteriebestandteile durch Schmelzung zurückzugewinnen, wobei man sich verschiedene Schmelzpunkte von Inhaltsstoffen zunutze macht. Graphit, Aluminium oder Elektrolyt können so jedoch nicht zurückgewonnen werden. Der Elektrolyt, also die Flüssigkeit im Inneren eines Lithium-Ionen-Akkus, die die meisten Akkus von Elektroautos ausmachen, ist giftig und enthält ätzendes Flour, das zudem entzündlich ist.
Effektivität der Verfahren
Je nach Verfahren fallen die Rückgewinnungsraten beim Batterie-Recycling unterschiedlich aus. Während beim Einschmelzen ein Recyclinganteil von durchschnittlich 60 bis 70 Prozent möglich ist, sind Kobalt und Nickel sogar bis zu 95 Prozent recycelbar. Beim Schreddern können sogar 96 Prozent der Batteriebestandteile wiederverwendbar gemacht werden, während sich das elektrohydraulische Aufbereiten noch in der Entwicklung befindet. Die verschiedenen Verfahren im Batterie-Recycling sind nicht nur unterschiedlich zielführend, sondern auch unterschiedlich effizient und wirtschaftlich.
Herausforderungen und Potenziale
Trotz technologischer Fortschritte gibt es noch immer Herausforderungen beim Batterie-Recycling. Einerseits erschweren verschiedene Batteriearten, bei denen die Inhaltsstoffe oft nicht eindeutig ersichtlich gekennzeichnet sind, die Demontage und einheitliche Recyclingverfahren, andererseits ist das Recycling bislang so teuer, dass die Gewinne vom Verkauf der wiederverwendbaren Stoffe die Kosten des Prozesses noch nicht aufwiegen. Der Import neuer Rohstoffe ist damit günstiger und wirtschaftlicher für die Batterieproduktion, obwohl der Abbau, wie bereits erwähnt, mit ökologischen und sozialen Folgen einhergeht. Diese Kosten sinken jedoch mit zunehmenden Skaleneffekten und technologischen Fortschritten.
Auch deshalb gibt es inzwischen politische Richtlinien zum Recycling, wie die der Europäischen Kommission im Rahmen ihres Green Deals. In der Verordnung enthalten sind schrittweise steigende Sammelziele für Batterien von Elektroautos sowie vorgeschriebene Mindestmengen an recyceltem Kobalt, Blei, Lithium und Nickel bei der Neuproduktion.
Vorschriften wie diese dürften dafür sorgen, dass Batterie-Recycling bei Elektroautos immer weiter voranschreitet, denn die Weiterentwicklung von Recyclingverfahren bietet enorme Chancen, um die Effizienz zu verbessern und die Kosten zu senken.
Batterierecycling – Ein Ausblick
Batterie-Recycling ist ein essenzieller Bestandteil der nachhaltigen Mobilitätswende, da es natürliche Ressourcen schont, Umweltbelastungen verringert und dazu beiträgt, eine Kreislaufwirtschaft von Rohstoffen zu fördern.
Um jedoch voll wirksam zu werden, sind Kooperationen zwischen Politik, Industrie und Forschung für den Fortschritt der Technologie notwendig. Insbesondere die Wiedergewinnung von Lithium und die Weiterentwicklung von Second-Life-Konzepten sind zentrale Themen, um die Umweltbelastung durch Elektroauto-Batterien weiter zu minimieren.
Nur durch eine ganzheitliche Strategie, die sowohl innovative Technologien als auch starke Regulierungen umfasst, kann Batterie-Recycling sein Potenzial ausschöpfen und zu einer umweltfreundlicheren Zukunft beitragen.
Quellen: Deutschlandfunk – Kehrseite der Energiewende // efahrer – E-Autos brauchen unbedingt Graphit // BR24 – Warum das Batterie-Recycling so schwierig ist // ADAC – Elektroauto-Akkus: So funktioniert das Recycling // Sonderabfallwissen – Recycling und Entsorgung von E-Auto-Batterien // Europäisches Parlament – Neue EU-Vorschriften für nachhaltigere und ethisch bedenkenlose Batterien
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