Wien (OTS) – Will man Lithium und andere kritische Rohstoffe aus
Batterien
zurückgewinnen, so müssen verschiedene Dinge – von der
Batterierücknahme bzw. Abfallsammlung bis zum Recycling – Hand in
Hand funktionieren. Einerseits braucht es technische Lösungen, die
eine möglichst kosteneffiziente Extraktion der jeweiligen Materialien
aus dem Inneren der Batterie – der sogenannten Schwarzmasse, einem
nach dem Zerkleinern entstehenden Zwischenprodukt – ermöglichen,
zudem sind Anleitungen zur sicheren Demontage, beispielsweise mittels
des digitalen Produktpasses, dringend nötig. Diesen vielfältigen
Themen widmen sich Forscherinnen und Forscher im Projekt „MoLIBity“
unter der Leitung von Fraunhofer Austria. Erste Zwischenergebnisse
zeigen: Die Anforderungen im geplanten Produktpass decken sich gut
mit den Bedürfnissen der Recycling-Industrie hinsichtlich
Batteriesicherheit und Materialzusammensetzung, und auch bei den
technischen Methoden gibt es Fortschritte.
„ Das Lithium-Recycling aus Batterien ist aufgrund der hohen
Volatilität des Lithiumpreises mit wirtschaftlicher Unsicherheit
behaftet. Daher gibt es in Europa bislang nur wenige Anlagen zur
Rückgewinnung von Lithium aus Altbatterien im industriellen Maßstab,
wobei die wirtschaftliche Tragfähigkeit fraglich bleibt “, erklärt
Andreas Muth, Leiter des von der FFG geförderten Projekts „MoLIBity“
bei Fraunhofer Austria. Die EU-Batterieverordnung schreibt allerdings
spätestens bis zum 31.12.2027 eine Extraktion von mindestens 50% des
enthaltenen Lithiums vor. „ Es besteht dringender Handlungsbedarf, um
die industriellen Prozesse zeitgerecht hochzuziehen, damit diese
Quote erfüllt werden kann “, sagt Andreas Muth.
Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Verbesserung der technischen
Verfahren, denn gelingt es, bei der Extraktion Energie und Aufwand
einzusparen, wird das Recycling wirtschaftlicher. Das Fraunhofer-
Institut für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) ist einer der
sechs Konsortialpartner im Projekt und widmet sich genau dieser
Herausforderung. Das sogenannte COOL-Verfahren (CO₂-basierte
Lithiumextraktion), ein von der TU Bergakademie Freiberg patentiertes
Verfahren, ermöglicht eine Lithiumrückgewinnung aus Batterie-
Aktivmaterialien ohne den Einsatz umweltbelastender Säuren. In den
Versuchen wurde nun festgestellt, dass das Verfahren auch ohne die
energieintensive, überkritische CO₂-Phase zufriedenstellende
Rückgewinnungsraten ermöglicht. Sandra Pavon, Gruppenleiterin
„Hydrometallurgisches Recycling und Rohstoffchemie“ am Fraunhofer
IKTS, sagt: „ Das Verfahren ist in der Lage nur mit Wasser und CO2
Lithium frühzeitig aus der Schwarzmasse fast vollständig zu
extrahieren. Mit den im Projekt MoLIBity erreichten Optimierungen,
ist es uns gelungen, gegenüber den ursprünglichen Prozessparametern
die Reaktionszeit zu halbieren und gleichzeitig den Energieverbrauch
um 20% zu senken. Bei gleichbleibend hoher Lithiummobilisierung von
über 85% konnte die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens somit deutlich
gesteigert werden .“
Im Rahmen des Projekts wird durch die BOKU University eine
Ökobilanzierung (LCA) des Prozesses durchgeführt, um die potenziellen
ökologischen Umweltwirkungen, wie z. B. den CO2-Fußabdruck, entlang
der gesamten Wertschöpfungskette antizipativ abschätzen zu können.
Hierbei wird auch die Lieferkette der Batterierohstoffe, der durch
die frühzeitige Li-Extraktion (CO2-Laugung) ermöglichte Wiedereinsatz
von Recyclingmaterialien sowie die Entsorgung nicht-rezyklierbarer
Reststoffe betrachtet.
Die Forschenden von Fraunhofer Austria widmeten sich der Frage,
ob die im Entwurf für den Batteriepass geplanten Vorgaben auch
tatsächlich das liefern, was die Recycling-Industrie benötigt. In
standardisierten Interviews mit Vertretern verschiedener Unternehmen
wurden die aus Sicht der Industrie notwendigen Informationen für das
Recycling erhoben. Der Abgleich mit dem Entwurf zeigte ein positives
Ergebnis: Die Übereinstimmung des Informationsgehalts im digitalen
Batteriepass mit aktuellen Bedarfen der Recycling-Industrie ist hoch.
Verbesserungspotenzial wurde aber im Hinblick auf
Zukunftstechnologien festgestellt. Der Batteriepass in seiner
jetzigen Form wird der Industrie der Zukunft möglicherweise nicht
gerecht: „ Recycling wird in zehn Jahren anders ablaufen als heute.
Es ist mit einem höheren Automatisierungsgrad zu rechnen, etwa bei
der Entladung oder Demontage. Das sollte auch beim Batteriepass
berücksichtigt werden “, sagt Projektleiter Andreas Muth.
Auch Saubermacher beschäftigt sich im Rahmen des Projekts
intensiv mit dem Thema Produktpass und den damit verbundenen
Herausforderungen. Dabei steht insbesondere die Verbesserung der
Rückverfolgbarkeit von Batterien entlang ihres gesamten Lebenszyklus
sowie die Verfügbarkeit relevanter Daten für Recycling- und
Verwertungsprozesse im Fokus.
„ Für uns ist es entscheidend, Informationen über Batterien künftig
besser entlang der gesamten Wertschöpfungs- und Kreislaufkette
verfügbar zu machen. Der Produktpass kann eine zentrale Rolle
spielen, Transparenz zu schaffen und hochwertige Recyclingprozesse zu
unterstützen. Langfristig verfolgen wir die Vision, auch Abfälle wie
beispielsweise Altbatterien mit strukturierten Informationen zu
begleiten. Sie sollen damit ähnlich wie Produkte behandelt werden
können “, erklärt Saubermacher-CEO Andreas Opelt.
Mit der Vielfalt der Analysemethoden von Schwarzmasse
beschäftigte sich das Projektteam an der Montanuniversität Leoben und
BOKU University. Es wurden Laborvergleichsmessungen durchgeführt,
wobei dieselbe Schwarzmasse von 13 Institutionen aus Industrie und
Wissenschaft charakterisiert wurde. Es zeigte sich eine erstaunliche
Vielzahl an unterschiedlichen angewandten Analyseverfahren. Das
Ergebnis verdeutlicht den Bedarf an verbindlichen Standards, um die
Analyseergebnisse verschiedener Labore zukünftig besser vergleichbar
zu machen.
Das Projekt MoLIBity wird durch die
Forschungsförderungsgesellschaft FFG gefördert. Konsortialpartner
sind Fraunhofer Austria, Fraunhofer-Institut für Keramische
Technologien und Systeme IKTS, Montanuniversität Leoben, Saubermacher
Dienstleistungs AG, Treibacher Industrie AG und BOKU University.