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E-Akkus im Auto: Teurer Sondermüll oder die Chance auf ein neues Leben danach?

Bei Umicore (BEL) richtet sich der Fokus des Batterierecyclings auf die Rückgewinnung von Kobalt, Kupfer und Nickel.

-> Ein Beitrag der Starmühler Verlags GmbH

Was tun mit ausgedienten E-Akkus? E-Akkus halten in der Regel einige Jahre in E-Fahrzeugen, doch irgendwann kommt der Tag, an dem sie ausgedient haben. Dank innovativer Speicher- und Recyclingmethoden ist es allerdings möglich, den Akkus gleich zwei weitere Leben einzuhauchen.

Das zweite Leben: Aus dem Alt-Akku wird ein Stromspeicher für Wind- und Sonnenenergie!

Nach Ihrem Leben im E-KFZ werden die Akkus nicht direkt recycelt, sondern starten ihr zweites Leben. Die Batterien werden zu großen Blöcken gebündelt und als Zwischenspeicher für Wind- und Sonnenenergie eingesetzt. Diese Stromspeicher sorgen dafür, dass auch bei hohem Bedarf oder Engpässen genügend Strom im Netz zur Verfügung steht. Fast alle großen Fahrzeugunternehmen arbeiten zurzeit am sogenannten Second Life für Akkus.
Der Solarenergie-Entwickler Powervault nutzt die Batterien noch für weitere zehn Jahre in seinen Speichersystemen. Die Akkus stammen größtenteils von Renault und hier vor allem aus Umrüstungen des ZOEs, von Unfallautos oder der französischen Post. Wenn die Kapazität der Batterien unter 75 % fällt, werden sie von Powervault in ihre zwölf Module zerlegt und miteinander kombiniert. So erreichen sie eine Kapazität von vier bis acht Kilowattstunden, was rund 50 bis 100 % des durchschnittlichen Tagesverbrauchs eines britischen Haushalts entspricht. Die Stromspeicher daheim sollen also vor allem Lücken füllen, etwa bei Stromausfällen.

Speicher als Puffer
BMW kooperiert mit dem Zulieferer Bosch und dem Energiekonzern Vattenfall. Das Münchner Unternehmen nutzt die Batterien aus ihren Elektroautos i3 1er-ActiveE für einen Stromspeicher. Ende Oktober 2017 wurde im Leipziger Werk auch eine Speicherfarm für bis zu 700 BMW-Batterien eröffnet, um die Energie aus Windkrafträdern auf dem Werksgelände zu speichern.

Zehn Jahre Afterlife!
Auch Daimler gehört zu den wenigen Autoherstellern, die eigene Batterieforschung und -herstellung betreiben. Auf dem Gelände des Entsorgungsspezialisten Remondis im westfälischen Lünen ist ein Speicher aus rund 1000 gebrauchten Smart- und Mercedes-Batterien mit einer Leistung von 13 MW in Betrieb. Er gilt als größter Second-Life-Batteriespeicher der Welt. Insgesamt wurden 1.000 Batteriesysteme zu einem Block zusammengefasst. Sie können nach ihrem Einsatz in Elektroautos noch mindestens zehn Jahre in stationären Anlagen genutzt werden, danach übernimmt Remondis das Recycling der Rohstoffe.

Das dritte Leben – WIEDERGEWINNUNG der wertvollen Rohstoffe als lukratives Zukunftsgeschäft

Trotz aller „Second-Life“-Bemühungen – irgendwann ist die Leistung des Akkus so weit abgesunken, dass er auch als Stromspeicher nicht mehr nutzbar ist und nur noch der Recycling-Prozess in Frage kommt. Hierbei richtet sich der Fokus vor allem auf die Rückgewinnung der wertvollen Rohstoffe Kobalt, Kupfer und Nickel.
Einer der Vorreiter auf dem Gebiet des Recyclings von Lithium-Ionen-Batterien ist Umicore in Belgien. Der eigens für das Recycling aller gängigen wiederaufladbaren Batterien entwickelte Prozess soll bereits die Basis für eine zukünftig stärkere Nachfrage sein.

Energieeffiziente Zerlegung
Große Batteriesysteme (0,5 t/Batterie und mehr) – z. B. aus Elektrofahrzeugen – werden zunächst auf Modul- bzw. Zellebene zerlegt. Nach der Sortierung und Demontage werden die Metalle in einem pyrotechnischen Hochtemperatur-Schmelzprozess zurückgewonnen. In einer Schmelze werden die Batteriematerialien dann in eine Metalllegierung umgewandelt, die Kobalt (Co), Nickel (Ni) und Kupfer (Cu) sowie ein Konzentrat aus Lithium und REE’s (Rare Earth Elements) enthält. Diese Schlacke wird für die Rückgewinnung von Lithium und seltenen Erden weiter veredelt. Das Verfahren ist energieeffizient, da es die in den Batterien vorhandene Energie zurückgewinnt und gleichzeitig potenziell schädliche Gase behandelt.

Ziel: 100 % Rückgewinnung
„Unser Prozess wird seit 2011 in industriellem Maßstab durchgeführt und hat eine derzeit installierte Kapazität von 7.000 t pro Jahr“, erklärt Frank Treffer, Head of Umicore Battery Recycling Hanau. Die Rückgewinnungsrate für Kupfer, Kobalt und Nickel liegt bei rund 95 %. Auch an der TU Braunschweig wird am „perfekten“ Recycling von Lithium-Ionen-Batterien geforscht. Die TU hat eine Methode entwickelt, bei der im ersten Schritt eine alte Batterie entladen und anschließend auseinandergebaut wird, um das Kobalt, Kupfer und Lithium wiederzuverwerten. Damit können 75 % des Lithium-Ionen-Systems recycelt werden, vom Lithium selbst sind es sogar 95 %.

Trennung mit Wasser und Licht
Einen ganz anderen Ansatz verfolgt das Fraunhofer-Institut für Silicatforschung, ISC, in Hanau. Es arbeitet an einem elektrohydrometallurischen Verfahren, bei dem die Metalle bereits in ihrer synthetischen Verbindung getrennt und 1:1 wiederverwendet werden können. Dabei taucht man die Batterien in eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser. Ein Lichtbogen erzeugt darin Schockwellen, die elektrische Ladungen freisetzen und über das Wasser an die Teile weitergeben. Das spaltet die Einzelteile auf und sorgt für eine schonende Trennung der Komponenten. Außerdem braucht es dafür keine hohen Temperaturen, das macht das Verfahren ebenfalls energieeffizient.

Weltweite Recycling-Infrastruktur notwendig
Auch wenn das Recycling von E-Akkus heute bereits forciert wird, besteht noch Aufholbedarf. Das liegt daran, dass das Aufkommen an Batterieschrott noch gering ist und das industrielle Recycling wohl erst nach 2020 in die Gänge kommen wird. Dann wird eine genügend große Anzahl an E-Batterien das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht haben – und E-Akku-Recycling ein spannendes Zukunftsfeld werden. Zunächst braucht es aber wie gesagt vor allem eines: Batterien.

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