Batterierecycling ohne China
27. Februar 2024
Ein Glasgefäß, gefüllt mit feinkörnigem schwarzem Pulver, das an den Wänden des Gefäßes entlanggleitet und im Licht der Fabrik leuchtet, wenn ich das Gefäß in der Hand drehe.
Auf dem Etikett der Dose steht Blackmass, auf deutsch: schwarze Masse. Das klingt irgendwie cool und ein bisschen geheimnisvoll. Das Pulver enthält wertvolle Batteriemetalle wie Lithium, Nickel und Kobalt, die aus geschredderten Elektrofahrzeugbatterien gewonnen werden. Die schwarze Masse könnte der Schlüssel für die Anstrengungen der EU im Bereich der Elektrofahrzeuge sein und ihr helfen, China, den Weltmarktführer bei Herstellung und dem Recycling von Elektrofahrzeugbatterien, einzuholen.
Ich bin in einer vom Unternehmen Duesenfeld betriebenen Recyclinganlage für Elektroautos im norddeutschen Wendeburg, vor den Toren Hannovers. Wendeburg ist eine ruhige Stadt mit vielen typisch deutschen Fachwerkhäusern mit Vorgärten, umgeben von Wäldern und Feldern.
In dieser kleinen deutschen Stadt erforscht Duesenfeld, wie man das Recycling von Elektroauto-Batterien rentabel machen kann.
Recycling - das Bergwerk von morgen
Die Europäische Union, die im Kampf gegen den Klimawandel stark auf Elektrofahrzeuge setzt, plant für das nächste Jahrzehnt den Bau Dutzender riesiger Batteriefabriken, sogenannter Gigafabriken. Allerdings ist die EU bei den wichtigsten Rohstoffen, die für die Herstellung von Batterien gebraucht werden, fast vollständig von Importen abhängig. Das macht sie extrem anfällig für Schocks in den Lieferketten. Recycling könnte der EU nicht nur helfen, ihre Abhängigkeit von importierten Materialien zu verringern, sondern auch die Batterien umweltfreundlicher zu machen. Die EU legt sogar verbindliche Mindestmengen an recycelten Metallen für neue E-Auto-Batterien fest.
Viele Unternehmen in Europa, darunter Automobilhersteller wie Volkswagen und Mercedes-Benz sowie der schwedische Batteriehersteller Northvolt, investieren in das Batterierecycling, um es wirtschaftlich rentabel zu machen.
Mercedes-Benz baut derzeit eine Pilotanlage für das Recycling von Elektroauto-Batterien in Kuppenheim im Südwesten Deutschlands, die Mitte 2024 in Betrieb gehen soll.
Jörg Burzer, Vorstand bei der Mercedes-Benz Group, sieht den Recyclingprozess als "Mine von morgen". "Die Ressourcen verfügbar zu haben, einen nachhaltigen Prozess zu haben - das ist alles eine strategische Komponente für uns", sagt er im Gespräch mit der DW.
Der Haken daran ist, dass das Verfahren für viele Unternehmen noch zu teuer ist. Und auch Burzer kann nicht sagen, wann genau sich ihr Recyclingverfahren für das Unternehmem auszahlen wird.
Reststrom für den Betrieb der Fabrik
Duesenfeld meint dagegen, dass sein Recyclingverfahren schon jetzt rentabel ist. Julius Schumacher, der Leiter des Anlagenbaus bei Duesenfeld, demonstriert, wie das geht.
Ein Angestellter in einem schwarzen Overall steht in der Mitte von blauen und roten Kabeln. Der Entladebereich ist durch gelbes und schwarzes Absperrband abgetrennt. E-Auto-Batterien sind aufgrund ihrer hohen Energiedichte gefährlich. Der Arbeiter schließt ein Kabel nach dem anderen an, um die aktenkoffergroßen Batterien tiefenzuentladen.
"Dieser Reststrom deckt etwa die Hälfte der Energiekosten der Fabrik", so Schumacher, ein großer Vorteil angesichts der hohen Kosten für die Demontage der Batterien. Ein anderer Mitarbeiter schiebt die entladenen Batterien auf ein Fließband, das zu einem Schredder führt. Das Schreddern ist normalerweise der schwierigste Teil. Elektroauto-Batterien sind leicht entflammbar und daher schwer zu recyceln.
Die meisten Recycler verwenden eine von zwei möglichen Methoden: Entweder werden die Materialien durch eine thermische Behandlung getrennt, was energieintensiv ist. Oder die Batterien werden etwa im Vakuum oder in flüssigem Stickstoff zerkleinert, wobei giftige Gase entstehen können. Beide Methoden haben ihre Schattenseiten.
Duesenfeld glaubt an seine Lösung
Duesenfeld verwendet letztere: Schreddern in einer Stickstoffatmosphäre, um zu verhindern, dass sich die Batterien entzünden.
Anschließend werden die Batterien bei niedrigen Temperaturen in einem Vakuum getrocknet. Das ist im Wesentlichen derselbe Effekt wie im Hochgebirge: Wasser kocht schon bei einer Temperatur unter 100 Grad Celsius, wenn der Außendruck geringer ist.
Der Elektrolyt der Batterien, der in der Batterie als Leiter fungiert, verdampft und wird zurückgehalten. Schumacher zeigt auf ein Glasrohr, durch das eine transparente Flüssigkeit, der recycelte Elektrolyt, fließt.
Bei dieser Methode können jedoch immer noch giftige Gase entstehen. Worin besteht also der Unterschied?
Schumacher sagt, Duesenfeld schreddert die Batterien unter extrem niedrigen Temperaturen, "und wir tiefenentladen die Batterien, bevor wir sie schreddern. Aufgrund der Kombination dieser beiden Elemente können keine giftigen Gase entstehen."
Der Recyclingprozess des Unternehmens sei kohlenstoffneutral, sagt er, und spricht lauter, um die Maschinen zu übertönen: "Die Reduzierung der CO2-Emissionen bedeutet auch eine Reduzierung der Produktionskosten."
Duesenfeld wurde mit dem Deutschen Nachhaltigkeitspreis 2024 ausgezeichnet, mit dem Pioniere der Nachhaltigkeit in der deutschen Wirtschaft geehrt werden.
Lithium - das "weiße Gold"
Vor uns steht ein großes, bewegliches Sieb von der Größe eines Esstisches, das die verschiedenen Materialien von den geschredderten Batterien trennt: Kupfer, Aluminium, Plastik und die wertvolle schwarze Masse, die die wertvollen Batteriemetalle enthält. Die schwarze Masse wird dann einem chemischen Prozess unterzogen, der Hydrometallurgie, um Lithium, Nickel, Mangan und Kobalt zu trennen.
Schumacher überreicht mir ein kleines Glasgefäß, das mit etwas gefüllt ist, das an Puderzucker erinnert. Es ist recyceltes Lithium, ein wertvolles Metall, das zentral für die EU ist, wenn sie ihre Elektro-Mobilitätsziele erreichen will.
China hat die Nase vorn
China ist der weltweit größte Hersteller und Markt für Elektrofahrzeuge. Außerdem ist die Volksrepublik führend beim Batterierecycling.
Der chinesische Markt für das Recycling von Elektroauto-Batterien ist etwa zehnmal so groß wie der der EU, erklärt Christoph Neef, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung in Deutschland, gegenüber der DW.
China, ein wichtiger Produzent und Verarbeiter von wichtigen Batterierohstoffen wie Lithium und Graphit, könnte einer Studie der Universität Münster zufolge in Deutschland ab 2059 das im Bergbau gewonnene Lithium durch recyceltes Lithium in E-Auto-Batterien ersetzen.
Im Vergleich dazu werden Europa und die USA diese Zielmarke voraussichtlich erst nach 2070 erreichen. Was Nickel betrifft, so kann China die Nachfrage durch Recycling wahrscheinlich frühestens 2046 decken, Europa folgt 2058 und die USA ab 2064.
Nach Ansicht von Forschern des Fraunhofer-Instituts könnte Europa dank seiner Erfahrung bei der Industrialisierung innovativer Technologien zu einem wichtigen Akteur im umweltfreundlichen und effizienten Batterierecycling werden. Das Forschungsinstitut geht davon aus, dass die Menge der in Europa zu recycelnden Batterien im Jahr 2040 rund 2100 Kilotonnen erreichen wird. Derzeit werden jährlich etwa 50 Kilotonnen Altbatterien recycelt, da eine große Anzahl von Autobatterien das Ende ihrer Lebensdauer erreicht.
Das schwedische Unternehmen Northvolt, das 2021 seine erste E-Auto-Batteriezelle aus 100 Prozent recyceltem Nickel, Mangan und Kobalt herstellte, plant, seine Kapazitäten in Europa zu erhöhen und strebt bis 2025 etwa 70.000 Tonnen und bis 2030 rund 300.000 Tonnen Batteriepacks an.
"Die EU hat früh damit begonnen, den Recyclingprozess zu kontrollieren und zu skalieren", so Neef. "Daher kann die EU beim Recycling definitiv aufholen."
Es ist noch nicht klar, welche Recyclingmethode sich durchsetzen wird, aber die Studie des Fraunhofer-Instituts stuft die Methode, wie sie in der Duesenfeld-Anlage angewandt wird - ein mechanisches Verfahren kombiniert mit Hydrometallurgie - als die bisher vielversprechendste ein.
Der Artikel wurde aus dem Englischen adaptiert