Beim Batterierecycling setzen viele Forschungsinstitute und Unternehmen auf die mechanische Behandlung: Die Lithium-Ionen-Speicher werden geschreddert, um an die sogenannte Schwarze Masse zu kommen, in der sich wertvolle Materialien wie Lithium und Kobalt verstecken. Damit die Altbatterien dabei nicht in Flammen aufgehen, werden sie zuvor entladen. Das ist gerade bei Gerätebatterien aber nicht immer möglich.
„Die spontane und unkontrollierte Freisetzung von Energie, auch bekannt als thermisches Durchgehen, stellt eine der größten Herausforderungen dar“, erklärt Fabian Herz, Professor für Apparate- und Anlagentechnik an der Hochschule Anhalt. Deshalb erforscht er nun mit seinem Team in einem vom der EU und dem Land Sachsen-Anhalt geförderten Forschungsprojekt, wie sich die Stromspeicher in einem Ofenreaktor thermisch in ihre Einzelteile trennen lassen.
Das geschieht in Drehrohröfen mit bis zu sechs Metern Länge und einem Meter Durchmesser, die am Campus Köthen stehen. Bei dem Prozess werden Temperaturen von bis zu 1.600 Grad erreicht. Anschließend bewerten die Forscher zusammen mit Partnern, inwieweit sich die auf diese Weise getrennten Komponenten für die Weiterverarbeitung und Wiederverwendung eignen. Danach ist das Upscaling mit Industriepartnern geplant.
Der Prozess selbst ist sehr energieaufwändig. Die Arbeitsgruppe sucht deshalb in einem anderen Projekt nach Wegen, den Energieeinsatz zu reduzieren.
„Im thermischen Bereich sind wir Vorreiter“
„Unser Ziel ist ein effizienter Prozess in einem Ofenreaktor, über den eine möglichst hohe Rückgewinnungsquote für die schwarze Masse erreicht wird“, so Herz. Das Verfahren soll auf die wichtigsten Baugruppen anwendbar sein – darunter auch Akkus für E-Zigaretten, Smartphones oder Laptops, die nur so geringe Mengen wertvoller Metalle enthalten, dass sie sich mit herkömmlichen Verfahren nicht wirtschaftlich zurückgewinnen lassen.
Das Interesse am breiten Recycling von Lithium-Batterien wächst aus unterschiedlichen Gründen. So wird sich die Anzahl der ausgedienten Akkus in den kommenden Jahren um ein Vielfaches erhöhen und zugleich der Bedarf an neuen steigen. Außerdem schreibt die aktuelle EU-Batterieverordnung weitaus höhere Recyclingquoten als in der Vergangenheit vor – auch um von Rohstoffimporten unabhängiger zu werden. „Deshalb sind wir nicht die einzigen, die an einem effizienten Verfahren forschen. Im thermischen Bereich sind wir jedoch Vorreiter“, sagt Herz.
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Finde ich ein guter Ansatz.
Energie ist ja eigentlich genug da , dank der erneuerbaren Energien. Wie wären Versuche mit dem Gegenteiligen Impact?
Die alten Geräte und Batterien auf 10,20,50 oder 100 Kelvin abkühlen, und dann schreddern. Da sind die Materialien so spröde, dass alles sofort zerkrümelt. Die kleinen Krümel lassen sich dann hochautomatisiert sortieren.
Angenommen, die metallischen Anteile durchlaufen eine flüssige Phase, dann könnten sie in einer Art Zentrifuge getrennt werden. Da sie leitend sind, wäre in einem Drehfeld (Prinzip Drehstrommotor) eine Rotation zu bewirken. Der Behälter sollte eine konische Form (wie der Kessel eines Dampfkraftwerkes) haben. Dadurch kann der schwerere Anteil unten abgezogen werden und der leichtere oben.