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So aufwendig werden alte Lithium-Ionen-Akkus recycelt

Lithium-Ionen-Akkus sind heute in fast jedem Elektrogerät drin. Vom Elektroauto bis zum Bluetooth-Kopfhörer, die Batterieform ist in mannigfaltigen Formen und Größen im Umlauf. Lithium-Ionen-Batterien (LIB) gelten als leistungsstark und halten ihre Kapazität über viele Ladezyklen. Die Qualitäten führen zu einer stark steigenden Verbreitung.

"2018 waren 28 Prozent aller verkauften Batterien Lithium-Ionen-Batterien. 2020 waren es über 40 Prozent", erklärt Ralf Mittermayr, CEO des Entsorgungsunternehmens Saubermacher. Bei den gesammelten Altbatterien nehmen LIB einen wesentlich geringeren Anteil ein. "Er liegt unter 10 Prozent. Das liegt daran, dass diese Batterien ein paar Jahre im Einsatz sind. Wir gehen von 6 bis 10 Jahren aus. Beim Rückholen der Batterien sehen wir also den Anteil an den Verkäufen von vor 10 Jahren."

Brennende Müllfahrzeuge

Für Entsorgungsunternehmen sind LIB vor allem aufgrund ihrer Brandgefahr eine Herausforderung. Sind sie beschädigt, kann es zu Selbstentzündungen kommen. "Werden sie in den Restmüll geworfen, treten Beschädigungen spätestens in Müllfahrzeugen auf. In denen brennt es auch laufend", sagt Mittermayr. Mittlerweile gingen 80 Prozent aller Bränden in den Fahrzeugen, die den Müll durch Pressen komprimieren, auf LIB zurück.

Genau wie andere Batterien sollten LIB eigentlich nicht im Restmüll landen. Passen die Akkus in die Öffnungen von Batteriesammelboxen (die es etwa in jedem Supermarkt gibt), kann man sie dort entsorgen. Ansonsten sollte man die Akkus bei Altstoffsammelstellen abgeben.

Transportiert werden gebrauchte Lithium-Ionen-Akkus in speziellen Behältern

Transport nach Deutschland

In den Altstoffsammelzentren werden alte LIB in speziellen Behältern gelagert. Entsorgungsunternehmen holen sie von dort ab und über Zwischenlager werden sie mit Lkw zu Verwertungsanlagen transportiert. "In Österreich gibt es so etwas nicht. Wir bringen die Batterien zu unserer deutschen Tochterfirma Redux." Nach der Übernahme der Firma im Jahr 2016 habe Saubermacher gemeinsam mit der Montanuniversität Leoben nach jahrelanger Forschungsarbeit eine Anlage bei Redux errichtet, die gebrauchte LIB verarbeiten kann.

Bevor man sie weiter zerlegt, werden große LIB, etwa jene von Elektroautos, technisch tiefentladen, es wird also jegliche darin noch vorhandene elektrische Spannung abgebaut. "Die Batterien, die wir bekommen, haben ca. 75 bis 80 Prozent Energiegehalt. Das ist, als käme ein Auto mit 60 Liter Treibstoff im Tank auf den Schrottplatz", sagt Mittermayr. Die entzogene Energie wird in anderen Batterien (auch sie stammen von E-Autos und werden als stationäre Speicher weiter benutzt) zwischengespeichert und für den Betrieb der Recyclinganlage verwendet.

Vor dem eigentlichen Recycling werden große Lithium-Ionen-Batterien tiefentladen

Schwierige Zellen-Behandlung

Beim Zerlegen von LIB wird sichtbar, wieviel Elektronik darin steckt. "70 Prozent ihres Gewichts entfallen auf die Zellen, 30 Prozent auf den Rest", sagt Mittermayr. Das seien etwa Rahmen, Kabel, Platinen, Leistungstransistoren u.v.m. "Recyclingprozesse für Elektronikkomponenten gibt es seit vielen Jahren. Das ist leicht." Schwierig werde es bei der Behandlung der Akkuzellen. Bei Redux gibt es zuerst eine thermische Behandlung, um bestimmte flüchtige Stoffe wie Elektrolytflüssigkeit oder Kunststofffolien zu entfernen.

Anschließend gibt es mechanische Verfahren, bei denen Kupfer und Aluminium entfernt wird. Am Ende bleibt laut Mittermayr ein Pulver übrig, in dem die teuersten Rohstoffe einer Batteriezelle enthalten sind: Nickel, Mangan und Kobalt. Außerdem im Pulver ist Graphit von Elektroden, weshalb das Pulver Schwarz gefärbt ist. Genauere Details über den Recyclingprozess von Redux verrät Mittermayr nicht.

In der Recyclingbranche üblich sind u.a. pyrometallurgische und hydrometallurgische Prozesse, bei dem Zellen besonders starker Hitze (1.500 Grad Celsius) oder kochenden Säuren und Laugen ausgesetzt werden, um verschiedene Materialien abzusondern. Jedes Verfahren kann bestimmte Inhaltsstoffe gewinnen, andere nicht. Manchmal muss man mehr Energie zuführen, manchmal mehr Chemikalien. In vielen Fällen müssen Abgase aus den Prozessen zusätzlich gefiltert werden.

Die Lithium-Ionen-Batterie-Recyclinganlage von Redux

Mehr Aufwand als Ertrag

"Der Prozess ist jedenfalls teurer als die Rohstoffe, die am Ende herauskommen", sagt Mittermayr. Bei vielen Inhaltsstoffen zahlt sich das Recycling derzeit noch überhaupt nicht aus. "Lithium ist etwa wirtschaftlich nicht recycelbar." Das namensgebende Material macht rund 2 Prozent einer LIB aus und ist extrem flüchtig. "Es aus alten Batterien herauszuholen, kann man machen, um Rohstoffe zu schonen, aber wirtschaftlich ist es nicht." Laut Mittermayr sei das Recycling von LIB überhaupt nur deswegen ökonomisch sinnvoll, weil es rechtliche Vorgaben für Produzenten gibt.

Im Kaufpreis von LIB inkludiert sei deshalb bereits ein Teil der Kosten für das Recycling. Den anderen Teil der Recyclingkosten decken die Verkäufe der gewonnenen Materialien ab. "Bei Nickel und Kobalt werden etwa 50 Prozent durch den Erlös gestützt, der Rest durch den Preis." Dass sich das Recycling von LIB zukünftig alleine durch den Materialverkauf finanzieren wird, hält Mittermayr für unwahrscheinlich. Durch technologische Fortschritte würden derzeit noch teure Materialien wie Kobalt in Batterien reduziert oder vollständig ersetzt. Die Erlöse durch den Materialverkauf würden damit geringer werden.

Unterschiedliche Bauweisen

Eine spezielle Herausforderung beim Recycling sind die unterschiedlichen Bauweisen in denen LIB auftauchen. Jeder Hersteller verwendet für einzelne Komponenten eigene Materialmischungen. "Wenn wir sortenrein genau wüssten, welche Chemie drinnen ist, wäre der Recyclingprozess viel effizienter", sagt Mittermayr. Von einheitlichen Konstruktionen sei man aber weit entfernt. Die Zusammensetzung der Batterien ändere sich ständig aufgrund neuer Innovationen. Diverse Geräte sind heute außerdem schwer von ihren Akkus zu trennen, etwa Smartphones, in denen die Energiespeicher mit der restlichen Elektronik verklebt sind. Dadurch ergeben sich klarerweise Vorteile wie Wasserdichtheit.

DRC-ECONOMY-MINING

Kobaltminen im Kongo gelten in vielerlei Hinsicht als übel, u.a. weil es darin oft zu Kinderarbeit kommt

Umweltschutz

Am Ende des Recyclingprozesses bleibt von LIB jedenfalls kaum etwas übrig, sagt Mittermayr. Können bestimmte Komponenten nicht weiter aufbereitet werden, landen sie als Brennstoff in Müllverbrennungsanlagen. Darin übrig bleibt Schlacke, die deponiert werden muss. Umweltschäden seien durch solche Deponien nicht zu befürchten, ist Mittermayr überzeugt. "Wo wirklich Umweltschäden entstehen, ist beim Abbau der Primärmaterialien." Als beispielhaft für diesen Umstand werden immer wieder Kobaltminen in der Demokratischen Republik Kongo herangezogen. "Unkontrollierter Bergbau tut der Umwelt nicht gut. Deshalb sollte man Materialien so gut es geht im Kreis führen.

Mittermayrs Botschaft für das neue Jahr: "Wenn Sie zu Weihnachten mit einem schönen Gerät beschenkt wurden, behandeln sie es pfleglich. Wenn damit alte Geräte ersetzt werden, die einen Akku haben, erliegen Sie nicht der Versuchung, das ewig im Keller zu lagern. Machen Sie einen Weihnachtsputz und entsorgen die Batterien, die sich angesammelt haben. Den Weg zu den Sammelstellen antreten tut Ihrem Heim und der Umwelt gut."

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David Kotrba

Ich beschäftige mit großteils mit den Themen Mobilität, Klimawandel, Energie, Raumfahrt und Astronomie. Hie und da geht es aber auch in eine ganz andere Richtung.

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