Was passiert mit den Batterien?
Das E-Auto scheint auf dem Siegeszug. Doch die neue Technik schafft auch neue Probleme: die Entsorgung Millionen alter Batterien etwa
Rund 83000 Elektroautos waren nach Zahlen des Kraftfahrtbundesamts Anfang dieses Jahres in Deutschland zugelassen. Dazu noch einmal rund 67000 Plug-in-Hybridfahrzeuge. Im Verhältnis zu insgesamt gut 47 Millionen Autos ist das noch überschaubar. Doch der Markt wandelt sich rasant. Der Verband der Deutschen Automobilindustrie rechnet schon für das Jahr 2025 mit einem E-Anteil von 20 Prozent an allen neu zugelassenen Autos. Auf dem Weg zur großen Mobilitätswende bleibt aber noch eine Reihe ungelöster Herausforderungen zu bewältigen. Eine davon ist die Frage nach dem Recycling der gebrauchten Batterien.
Ohne diese Energiespeicher fährt das E-Auto nicht. Batterien sind eine Schlüsseltechnologie für die Automobilindustrie. Sie bestehen bislang aus leistungsstarken Lithium-Ionen-Zellen. Ihre Lebensdauer ist begrenzt und reicht je nach Typ und Beanspruchung von wenigen Jahren bis hin zu zehn Jahren oder länger. Steigen die Zulassungszahlen der E-Autos wie vorhergesagt, kommt in wenigen Jahren eine riesige Welle ausgedienter Batterien auf uns zugerollt.
Batterien enthalten wertvolle und teilweise auch seltene Ressourcen wie Kobalt, Lithium, Nickel und
Kupfer, die zumeist aus Ländern außerhalb der EU importiert werden müssen. Schon deswegen gewinnt die Frage nach den Recyclingmöglichkeiten Relevanz. Aber Batterien enthalten auch Stoffe, die umweltschädlich sind oder eine Gefahr für die Gesundheit darstellen.
Kommerzielles Batterierecycling gibt es längst. Was aber fehlt, sind standardisierte Prozesse und Verfahren, um die erwartete Flut an Batterien aus dem Mobilitätssektor zu bewältigen. Viel Forschungsarbeit ist zudem noch nötig, um den Energieverbrauch zukünftiger Verfahren zu senken und den Anteil der Batteriebestandteile zu erhöhen, die stofflich wiederverwendet werden können. Unterm Strich ist Recycling nämlich immer noch teurer als die Verwendung neuer Ausgangsmaterialien. Aber es hilft, sich gegen Versorgungsschwierigkeiten abzusichern. In Zukunft dürften die gesetzlich vorgeschriebenen Recyclingquoten auch daher noch steigen.
Kompliziert wird das Recycling durch die Vielfalt der unterschiedlichen Batteriesysteme am Markt. Mit bloßem Auge kann man einer Batterie nicht ansehen, wie sie im Inneren aufgebaut ist, wie ihr Zustand ist oder welche Rohstoffe in welcher Konzentration in ihr enthalten sind. Dies erschwert die Vereinheitlichung des Recyclingprozesses. Altbatterien sind zudem nicht immer vollständig entladen. Und weil beschädigte Batterien leicht brennbar sind, werden auch Lagerung und Transport zum Thema.
An der Vision, eine komplette Kreislaufkette des Batterierecyclings zu etablieren, wird unter anderem in der Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC geforscht. Einen zentralen Ansatz zur Lösung des Recyclingproblems sehen die Forscher in einem Verfahren, mit dem die eigentlichen Batteriematerialien zurückgewonnen werden können, nicht nur die Rohstoffe, die zu ihrer Produktion eingesetzt wurden. Konkret geht es um hochwertige Lithium-Metalloxide und bestimmte Kohlenstoffverbindungen. Dies würde Energie und Geld sparen, da ein energieintensiver Herstellungsschritt so entfallen könnte.
Bei der sogenannten Schockwellenzerkleinerung wird in einem Reaktor in einer Flüssigkeit zwischen zwei Elektroden ein kurzzeitiger, intensiver Lichtbogen erzeugt. Dabei treten Drücke von einigen tausend Atmosphären auf. Diese Schockwellen sorgen für eine berührungsfreie Zerkleinerung der Batterien. Die Bruchteile können dann in weiteren Verfahrensschritten feiner aufgetrennt werden.
Bereits am Markt ist die niedersächsische Firma Duesenfeld. Nach der manuellen Demontage der Batterien werden die einzelnen Bestandteile bei ihr in einem großen Schredder zerkleinert. Die Feuergefahr durch Kurzschlüsse wird gebannt, weil der Prozess im Vakuum unter Stickstoff abläuft. Die Elektrolytflüssigkeit verdampft dabei und kann später kondensiert und wiederverwendet werden. Am Ende bleibt nur ein graues Pulver. Mit Säurebädern können die wertvollen Rohstoffe wie Grafit, Mangan, Nickel, Kobalt und Lithium daraus zurückgewonnen werden. 3000 Tonnen Batterien pro Jahr verarbeitet die Firma. In Zukunft soll der Prozess des Zerkleinerns mobil gemacht werden, indem die ganze Technik in einen Überseecontainer eingepasst wird. Nur das wertvolle Pulver müsste dann noch zur Aufbereitung gefahren werden. So entfallen die bisher nötigen Gefahrguttransporte.
Welche Methode sich durchsetzen wird, ist offen. Am effizientesten wird das Recycling aber, so die Forscher, wenn schon beim Entwerfen der Batterien das spätere Recycling mitgedacht wird.
Matthias Zimmermann