Tragfähige Gewinne mit Batterierecycling

Die Nachfrage nach Batterien wächst. Daher wird sich das Recycling innerhalb der EU zu einem rentablen und nachhaltigen Geschäft entwickeln. Und zwar weit über den regulatorischen Druck hinaus.

Steigende Elektrifizierungsraten sowie eine zu erwartende Ausweitung der EU-Zellproduktion für die kommenden Jahre werden den EU-Recyclingmarkt deutlich ankurbeln. In etwa zehn Jahren könnte Recyclingmaterial bereits bis zu 30 % des Bedarfs an Li, Ni und Co für die Produktion von Batteriezellen decken.

Unter diesen Voraussetzungen wird sogar zwischen 2030 und 2040 eine Verzehnfachung des Anteils wiederverwertbarer Materialien prognostiziert. Da mehr Rezyklat zu wettbewerbsfähigen Kosten verfügbar sein wird, kann zudem mit einem verbraucherfreundlichen Einfluss auf die Batteriepreise gerechnet werden.

Geplante Recyclingstandorte und -kapazitäten

Im Hinblick auf die bereits existierenden sowie der geplanten Recyclinganlagen ist eine auffallend hohe Anzahl an Standorten in Mitteleuropa zu verzeichnen. Aber auch in Osteuropa werden zusätzliche Kapazitäten angekündigt. Ein erkennbarer Treiber für die Standortauswahl ist die Nähe zu Batteriematerial-, Batteriezell- oder Automobilherstellern. Zahlreiche Anlagen werden aus Pilotprojekten oder kleineren Anlagen mit Ausbaustufen geplant.

Beispielsweise werden bis 2026 die Recyclingkapazitäten für Lithium-Ionen-Batterien in Europa auf 330.000 Tonnen pro Jahr anwachsen. Bis 2030 soll die Gesamtkapazität für die Materialrückgewinnung mit 900 kt/a nahezu dem Doppelten der Pretreatment-Kapazität entsprechen. Das bedeutet, durch die Ausweitung des Einsatzes von Batterien als auch eine zunehmende Batterieentsorgung ist das Recyclinggeschäft in der Lage, für alle Teilnehmer an der Wertschöpfungskette tragfähige Gewinne zu erzielen.

Verpflichtung zur Entsorgung

Laut der geltenden EU-Gesetzgebung ist die Branche dazu verpflichtet, das Recycling von Batterien (26243866) sorgfältig zu prüfen. Mithilfe der Recycling-Effizienz als Messwert kann die EU die Recyclingbemühungen ihrer Mitgliedsstaaten überwachen und das Erreichen ihrer Umweltziele feststellen.

Für Lithium-Ionen-Batterien (LIB) beträgt beispielsweise die derzeit geforderte Mindestrecycling-Effizienz 50 %. Das heißt, die Masse der Ausgangsfraktionen muss mindestens halb so groß sein wie die Masse der Eingangsfraktionen. Mit anderen Worten: Die Hälfte der Batterie muss recycelt werden.

Verantwortung übernehmen

Jeder EU-Mitgliedsstaat muss die geforderte Recycling-Effizienz für Lithium-Ionen-Batterien erreichen. Deshalb verlangen die jeweiligen nationalen Regierungen von den Batterierecyclern, dass sie ihre Prozentzahlen jährlich melden. Erfüllt der Recycler die Standards, erhält er ein Zertifikat.

Als Hersteller besteht eine Rücknahmepflicht der Altbatterien. Wobei er sie entweder selbst oder von einem zertifizierten Recyclingunternehmen ordnungsgemäß recyceln lassen kann. Der Recycler trägt dann die Meldepflicht. Jedes Jahr melden Recycler von Altbatterien den Prozentsatz der Recycling-Effizienz an die zuständige nationale Regierung.

Vorteile der Recyclingansätze

Entscheiden sich die Hersteller dafür, selbst als Recycler zu fungieren, kann das einige Vorteile mit sich bringen. Der Hauptvorteil dieses Ansatzes besteht darin, dass die Hersteller die wertvollen Metalle und Materialien behalten und diese problemlos für die Herstellung neuer Batterien wiederverwenden können. Andererseits ist eine erhebliche Investition erforderlich, um in Ihrem Unternehmen eine komplette Recyclinganlage einzurichten.

Wenn ein Hersteller sich nicht selbst um das Recycling kümmern möchte, kann ein spezialisierter und zertifizierter Partner dies übernehmen. Dieser muss die Einhaltung der Recycling-Effizienzen gewährleisten. Die Verantwortung für die Berichterstattung liegt in diesem Fall dann auch bei dem Partner. Allerdings können Geschäftsbeziehungen mit Recyclingpartnern eine Reihe von Anforderungen stellen. Insbesondere im Hinblick auf Logistik, ADR-Vorschriften oder wenn die Geschäftsfelder auf verschiedene Länder verteilt sind.

Recyclingprozess für Lithium-Ionen-Batterien

Handelsübliche Lithium-Ionen-Batterien enthalten im Wesentlichen Übergangsmetalloxide oder -phosphate, Aluminium, Kupfer, Graphit, organische Elektrolyte mit schädlichen Lithiumsalzen und andere Chemikalien. Treten verbrauchte Lithium-Ionen direkt mit der Umwelt in Kontakt, so kann dies zu irreversiblen Schäden führen.

Daher wird dem Recycling und der Wiederverwendung verbrauchter Lithium-Ionen-Batterien viel Aufmerksamkeit gewidmet. Ferner haben die in Lithium-Ionen enthaltenen hochpreisigen Metalle wie Li, Co, Ni, Cu und Al auch einen sehr guten Ressourcenwert.

Für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien müssen sowohl physikalische als auch chemische Prozesse beachtet werden. Auf Grund des komplexen Montageprozesses und der großen Vielfalt an Elektroden birgt es einige Gefahren bei der Rückgewinnung der Batterien.

Explosionen, Verbrennungen und giftige Gase, die beim Rückgewinnungsprozess entstehen, können leicht zu schweren gesundheitlichen Schäden führen.

Batterierecycling vorbereiten

Um diese Risiken zu vermeiden, müssen verbrauchte Lithium-Ionen-Batterien normalerweise vor dem Recycling entladen werden. Physikalische Prozesse umfassen normalerweise die Vorbehandlung und die direkte Rückgewinnung von Elektrodenmaterialien.

Diese Prozesse teilen sich in der Regel in folgende Schritte auf: Demontage, Zerkleinern, Sieben, magnetische Trennung, Waschen, Wärmebehandlung etc. Bei der Demontage werden die Batterien zunächst mit Schreddern zerlegt und die schwarze Masse vom Rest abgetrennt, die anschließend gefiltert, gewaschen und getrocknet wird, um wertvolle Rohstoffe wie beispielsweise Lithium, Kobalt oder Graphit zurückzugewinnen.

Hydrometallurgisches Verfahren anwenden

Das hydrometallurgische Verfahren gilt derzeit als die am besten geeignete Methode zum Recycling verbrauchter Lithium-Ionen-Batterien. Der hydrometallurgische Prozess umfasst im Wesentlichen vier Schritte: Rösten, Laugung, Reinigung und elektrolytische Gewinnung.

Hydrometallurgie wird als eine Methode zur Metallrückgewinnung bezeichnet, bei der Metalle aus Erzen und Abfallmaterialien unter Verwendung wässriger Medien durch die Kombination von Wasser, Sauerstoff und anderen chemischen Reagenzien mit oder ohne Verwendung einer Druckumgebung gewonnen werden.

Ausblick

Für die Rückgewinnung verschiedener Arten verbrauchter Lithium-Ionen-Batterien ist in Zukunft ein flexibleres und universelleres Verfahren erforderlich. Denn neben den Kathodenaktiv-Materialien müssen aufgrund ihrer potenziellen Umweltgefahren auch die anderen Komponenten verbrauchter Lithium-Ionen-Batterien, einschließlich Elektrolyt- und Anodenmaterialien, zurückgewonnen werden.