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Batterie-Recycling : Viel zu kostbar für die Müllhalde

Zwar arbeiten die existierenden Verfahren effizient, sie verbrauchen aber noch viel Energie. Zum Teil entstehen giftige und ätzende Dämpfe, so dass viele Wissenschaftler an umweltschonenden und sparsameren Verfahren arbeiten. So versuchen Forscher der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS in Hanau und Alzenau, die Bestandteile und Materialien einer Batteriezelle statt durch Aufschmelzen durch schockartige elektrische Entladungen voneinander zu separieren. Die Komponenten brechen an den Schwachstellen auf und lassen sich dann extrahieren. Das Verfahren hat sich bei Elektronikplatinen und Solarzellen bewährt. Weil das Recyclen von Batterien vielfach höhere Ströme erfordert, ist noch ungewiss, ob sich die Technik auch wirtschaftlich rechnet. Gemeinsam mit Industriepartnern will man das Verfahren zur Anwendungsreife bringen. Im Labor haben die Fraunhofer-Forscher zumindest schon einen ganzen Recyclingkreislauf nachstellen können und aus dem wiedergewonnenen Material alter Batterien neue Akkus hergestellt. Die Effizienz der recycelten Stromspeicher liegt bei 75 Prozent

Batterierecycling mit „grüner“ Chemie

Andere Forschergruppen favorisieren die Energie von Ultraschallpulsen (Firma Hilscher) oder mechanische Verfahren (TU Bergakademie Freiberg), um die Materialien voneinander zu trennen und zurückzugewinnen. Ein biologisch abbaubares Lösemittel nutzen etwa Forscher von der Rice University, um Kobalt und Lithium aus der Kathode selektiv herauszulösen. Im Labormaßstab erreichen Mai Tran und ihre Kollegen für Kobalt eine Ausbeute von 95 Prozent, schreiben die Forscher in der Zeitschrift  „Nature Energy“. 

Das Lösemittel ist eine Kombination aus den  beiden Alkoholen Ethylenglykol und Cholinchlorid im Mischungsverhältnis 1:2. Letzteres wird als Nahrungsergänzungsmittel und Futtermittelzusatz verwendet.  Beide Komponenten bilden eine stark eutektische Flüssigkeit. Das Lösemittel bleibt  noch bei einer Temperatur flüssig, bei der längst einer von  beiden Alkohole in den festen Zustand übergegangen wäre. Um die Metalle aus dem Kathodenmaterial herauszulösen, tauchen die Forscher die komplette Kathode in die eutektische  Lösung und erhitzen das Ganze. Zunächst trennen sich die Aluminiumfolie und Kohlenstoff von der Kathode.  Nach weiterem Erhitzen verfärbt sich die anfänglich klare Lösung immer stärker grün. Ein Zeichen, dass sich immer mehr Kobalt-Ionen bilden. Durch Zugabe von Natriumkarbonat, lässt sich das Kobalt als Karbonat herausfiltern. Die höchste  Ausbeute an Kobalt  erzielten Mai Tran und ihre Kollegen bei einer Temperatur von 105 Grad und einer Recyclings-Dauer von 72 Stunden. Das Verfahren funktioniert allerdings bislang nur im Labor und mit Kathodenmaterialien in Grammmengen.

„Viele Ansätze sind noch in einem sehr frühen Forschungsstadium“, sagt Buchert. Ob sie sich für das großtechnische Recycling von Batterien eignen, bleibt abzuwarten. Für Buchert kommt es jetzt vor allem darauf an, eine funktionierende Recyclingwirtschaft aufzubauen, wie sie schon lange für Bleibatterien existiert. Wenn der große Rücklauf an Altbatterien kommt, benötigt man Recyclings-Anlagen die 50.000 und mehr Tonnen an Material wiederaufbereiten können.

Vor allem müsste die Sammelquote für kleinere Akkus verbessert werden, sagt Buchert. Zu viele alte Lithium-Batterien in Kleingeräten würden noch immer auf dem Müll landen. Dann könnten tatsächlich bereits bis zum Jahr 2030 alle neuen Batterien zu zehn Prozent aus recycelten Metallen bestehen, wie es viele Szenarien bereits prognostizieren.

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