Batterien als Recycling-Goldgrube

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00:00:09: Lithium-Ionen-Batterien sind aus der Energiewende nicht mehr wegzudenken.

00:00:13: Ob in Elektroautos oder bei der stationären Energiespeicherung, sie spielen eine Schlüsselrolle.

00:00:19: Doch mit ihrer wachsenden Verbreitung rücken auch Herausforderungen wieder Umgang mit knappen Ressourcen und das Recycling immer stärker in den Fokus.

00:00:27: Wegweisende Recyclingverfahren kommen – und es mag vielleicht überraschen – von der Montanuniversität Leoben!

00:00:34: Dort werden im Christian Doppler-Labor in enger Zusammenarbeit mit der Industrie Technologien entwickelt, Lithium-Jonen-Batterien zu Recycling.

00:00:42: Und damit herzlich willkommen bei unserem Innovationsforum!

00:00:47: Warum Recyling eine Superpower ist?

00:00:49: Worum es sich bei Schwarzmassen handelt und was das alles mit europäischer Politik zutun hat bespricht Michael Köttritsch mit Eva Gerold, Leiterin des Christian Doppler-Labors für fortschrittliches Recyklingen von Batterien sowie Assistenzprofessorin am Lehrstuhl für Nichteisenmetallogie an der Montanuniversität Leoben.

00:01:08: Und Reinhard Lerchbamer, Postdoc im Christian-Doppler-Labor an der montanen Universität Leuben.

00:01:16: Eva Gerold in der Öffentlichkeit hält sich ja hartnäckig das Gerücht, dass Batterien kaum zu recyceln sind.

00:01:22: Woher kommt es und wie verhält sie es tatsächlich damit?

00:01:26: Ja, das ist das Gerücht.

00:01:27: Hören wir auch immer wieder oder lesen es auch in etwaigen Medien und man muss ganz klar sagen, dass stimmt einfach nicht!

00:01:32: Das hat sich aus der Entwicklung ergeben, dass natürlich früher was nur wenige Batterien gegeben hat oder man es einfach noch nicht so stark eingesetzt hat, dass wir da Batterien wirklich kaum recycelt haben.

00:01:44: Aber mittlerweile stimmt das absolut nicht mehr und es ist jetzt nicht nur ein Forschungsthema, sondern auch ein Thema in Industrie.

00:01:51: Denn Batterie Recycling ist eigentlich nicht optional denn wir haben doch überall Batterien drinnen!

00:01:56: Es ist ein Forschungsthema auch.

00:01:58: wie viele Personen sind da an ihrem Institut, an ihrem Labor beschäftigt damit hier zu forschen?

00:02:03: Ja während der Montana Universität Lioven beschäftigen uns sehr intensiv mit dem Bereich Batterien und im Spezifischen auch Batterie-Recycling.

00:02:11: Wir haben da insgesamt zwischen Preisig und Vierzig Forschende, die hier tätig sind.

00:02:16: Auch am Christian Doppler-Labor sehr intensiv.

00:02:18: Forschen wir da im spezifischen Bereich an dem Bereich Recycling.

00:02:22: aber dann gibt es natürlich auch die Bereiche Sicherheit, die Bereichen Transporte und Materialentwicklung beispielsweise.

00:02:30: Herr Lerchbama warum ist Recyling so etwas wie die Superpower wenn es um Batterien geht?

00:02:34: Ich glaube das ist insofern wichtig Recyceln unter diesem Aspekt zu betrachten dass wir einerseits diese kritischen ein gestuften Rohstoffe wiedergewinnen können und andererseits auch den Markt, den wir in Europa haben mit diesen Rohstoffen dann auch beliefern können.

00:02:49: Es ist sozusagen eine strategische Notwendigkeit, auch Recycling zu machen.

00:02:54: Zudem ist das auch eine ökologische Notwindigkeit, denn durch Recyling lassen sich einerseits der Einsatz von Primerostoffen reduzieren und andererseits haben wir auch eine politische Verantwortung unserer Generation gegenüber des Recyglinges auch zu bewerkstelligen.

00:03:10: Wir sprechen über Batterien, aber die Batterie gibt es ja nicht.

00:03:13: Welche Technologien stehen uns da zur Verfügung?

00:03:16: Das ist absolut richtig!

00:03:17: Es gibt eigentlich eine Vielzahl von Batterien womit wir uns beschäftigen.

00:03:21: im Spezifischen sind Lithium-Ionen-Batterien.

00:03:24: Das sind die klassischen Miederauflautbatterien, die wir kennen beispielsweise aus unserem Smartphone, aus unseren Akkuschraubern oder aus unseren Zahnbürsten und natürlich auch aus dem Elektroauto.

00:03:38: sind wiederum sozusagen aufgespalten in mehrere Gruppen.

00:03:41: Da gibt es beispielsweise kobalthaltige Batterien, das sind auch die, die im europäischen Markt im Moment am weitesten verbreitet sind vor allem wenn man in die Kleingeräte schauen und auch wenn wir in die Elektroautos schauen.

00:03:51: diese nickelmangan-kobalthaltigen Batterien im Wesentlichen sind deshalb so beliebt weil sie einfach sehr hohe Energiedichte haben

00:03:59: d.h.,

00:04:00: dass einfach sehr viel Energie in wenig Raum gespeichert was wiederum natürlich bedeutet wenn wir an die Elektromobilität schauen Wir kommen einfach weiter, also wenn wir höhere Reichweite.

00:04:09: Aber es gibt natürlich auch andere Batterie-Typen, ebenfalls Kobalthaltige wie Nickelkobalt Aluminiumoxid als Untergruppe und dann gibt's auch nicht kobalthaltige Batterietypen, wie beispielsweise Lithium-Eisenphosphatbatterien.

00:04:22: Das heißt, wir sehen schon die Lithiumiolen-Batterie gibt es auch nicht, sondern auch dort gibt es wieder ganz viele Untergruppen.

00:04:28: Wir haben schon gesprochen von der E-Mobilität, wo Batterien sehr stark im Einsatz sind.

00:04:33: Ein zweites großes Trendthema sind die Heimspeicher bei Photovoltaikanlagen.

00:04:38: Von welchen Batterietypen sprechen wir da in diesem Bereich?

00:04:41: Ich glaube, bei Heimspeichern ist die Technologie dieser Lithium-Eisenfosphat-Paterietechnologie vorherrschend.

00:04:47: Das hat mehrere Gründe.

00:04:48: Einerseits sind die Lithium Eisenfosphate mit dem kleinen Nachteil ausgestattet und das sind nicht diese hohe energiedichte Besitzen wie andere Technologien.

00:04:57: Aber zeitgleich sehen wir, dass Lithium-Eisenfussfahrtbatterien eine sehr sichere Technologie ist.

00:05:02: Also wenig Brandgefahr geht von dinnen aus.

00:05:04: Zusätzlich sind sie kostengünstig was natürlich auch für den heimischen Speichern natürlich von Vorteilen ist wenn man sich denkt das solche Batteriesysteme doch oft sehr preiswert sind und man sozusagen auf eine günstige Alternative setzen kann in diesem Segment die denn noch für Zuhause sehr viel Energie speichern kann um sich selber dann entsprechend nachhaltiger zu Hause auszustatten.

00:05:27: Der Preis ist das eine, die Haltbarkeit jetzt was anderes.

00:05:30: Wie sieht es denn aus mit der Langlebigkeit von solchen Batterien?

00:05:33: Also beim LFP-Patteriesegment also der Technologie auf Eisenfossfahrtbasis sehen wir dass sie sehr sehr langlebig sind.

00:05:40: ein großer Vorteil vor allem für den Heimspeicher.

00:05:43: Wir als Recycler sehen das vor allem daran, wenn wir den Markt beobachten diese Batterien sehr spät zurückkommen und das zeigt sich eben dann auch an den Quoten wodurch diese Langlebigkeit auch bestätigt wird.

00:05:54: Jetzt haben wir über das First Life der Batterie gesprochen.

00:05:57: Gibt es so etwas wie ein Second Life für Batterien auch?

00:05:59: Ja,

00:06:00: es gibt einen Second Life.

00:06:01: Es wird sehr intensiv von dieser Second Life Anwendung geforscht denn man muss sich vorstellen wenn eine Batterie ungefähr siebzig bis achtzig Prozent Rechtskapazität besitzt verlässt Sie das Segment des E-Mobilitätsmarktes weil diese Leistungsdichte nicht mehr gegeben ist.

00:06:17: Das heißt aber nicht, dass sie das Lebensende erreicht hat.

00:06:19: Sondern es sich noch im Beeignet für andere Anwendungen eben im stationären Speicher.

00:06:24: Das heisst Pufferspeicher für die Industrie oder für Energienetze.

00:06:28: Aber auch bereits schon erwähnt als Heimspeicher wo sie natürlich weiterhin eingesetzt werden kann und das mitunter für sehr viele Jahre.

00:06:36: Wir sprechen über Batterien.

00:06:38: wie sind denn diese Batterien?

00:06:39: Auch wenn sie unterschiedlich gebaut sind aufgebaut woraus bestehen Sie?

00:06:44: Also grundsätzlich ist es so, dass die Batterien alle so einen ähnlichen Aufbau haben.

00:06:48: Denn das ist so, daß wir immer eine Anode haben – die besteht meistens aus Grafit!

00:06:52: Wir haben immer eine CUT-Dode.

00:06:54: Da sind eben die unterschiedliche Materialien, die wir vorher besprochen hatten.

00:06:57: Das kann jetzt ein NMC sein und aber auch eine Lithium-Eisenfussfahrt-Patterie sein.

00:07:01: Wir haben einen Elektrolyten, einen Flüssigen im Moment noch, und wir haben immer einen Separator drinnen.

00:07:07: Und das Ganze ist so fächerförmig aufgebaut,

00:07:09: d.h.,

00:07:09: wir haben unterschiedliche Schichten.

00:07:11: Diese unterschiedliche und doch ähnliche Aufbau hat Auswirkungen auf das Recycling.

00:07:15: Worauf muss man da achten, wie funktioniert das Rezycling von Batterien?

00:07:18: Ja also grundsätzlich ist es so dass immer mit der Sammlung beginnt denn wir müssen natürlich die Batterie sammeln weil alles was man nicht sammelt können wir ja nicht recyceln.

00:07:26: Und danach geht man in den Bereich der Sortierung Denn wir müssen die unterschiedlichen Chemismen also den Klimaan-Komotoxid beispielsweise und LFP voneinander trennen um die wirklich in einen sehr hohen Qualität recycling zu können.

00:07:40: Und nach dieser Sortierung ist natürlich zentral, dass wir eine Entladung haben.

00:07:44: Denn wir müssen in einem sicheren Prozess arbeiten und natürlich mit elektrischer Restladung ist das nicht möglich.

00:07:49: Das heißt die Batterien werden einmal entladen und vor allem bei größeren Batteriesystemen beispielsweise aus einem Elektroauto ist es auch so, dass sie auch demontiert werden beziehungsweise fortdemontiert um größere Abschnitte zum Beispiel das Batteriemanagement System schon vorab zu entfernen.

00:08:04: Und der Schredderprozess an sich, der kommt dann erst später.

00:08:07: Genau danach folgt ein Schrederprozess denn wir müssen ja sozusagen die Batterien zerkleinern um an die einzelnen Rohstoffe zu gelangen.

00:08:14: Dieser Schredderprozess ist ein relativ spezieller Schrederprozess, den kann man entweder unter Inertgas machen oder man macht ihn unter Flüssigkeit.

00:08:22: Auf jeden Fall müssen wir darauf achten dass das Ganze sicher passiert also dass wir da keine Restentladungen mehr drinnen haben und dass wir eben auch das Material schützen vor der Atmosphäre beispielsweise.

00:08:32: Hier ist es jetzt dann so, dass wir durch diesen Schroederprozess die einzelnen Materialien ausblicken können Und wir können dann die Kunststofffraktionen, die Metallfraktione, also beispielsweise auch die Ein- Abtrennen durch magnetische Separierung oder durch sieben, durchsichten.

00:08:48: Da gibt es sehr viele mechanische Möglichkeiten.

00:08:51: und die zentrale Materialfraktion, die dann noch übrig bleibt nach der Separation ist die Schwarzmasse, die aus Anronung, Kartonmaterialien im Wesentlichen besteht.

00:09:01: Diese Schwarzmaße klingt geheimnisvoll.

00:09:04: können Sie dir ein bisschen erklären was sich dahinter versteckt?

00:09:07: Also die Schwarzmaß ist das zentrale Element des Recyklings.

00:09:11: Man muss sich vorstellen, dass rund neunzig Prozent des Wertes einer Batterie innerhalb dieser Schwarzmasse befindet.

00:09:17: Dort sind dann auch die wesentlichen Elemente beinhaltet, die wir im Recycling wiedergewinnen wollen.

00:09:23: Vorwiegend sind das in Lithium, Nickel, Mangan, Kobalt, Grafit aber zum Teil auch Kupfer oder Aluminium, das aus anderen Fraktionen beigemischt wird also den Ableitern der Elektronen.

00:09:35: Und dieses gilt es nun aufzubereiten in verschiedenen Verfahren, entsprechend büro- oder hydrometallurgisch um wieder diese Elemente als Rohstoffe zu gewinnen – in hoher Reinheit.

00:09:46: Um sie dann entsprechend wieder in den Batteriekreislauf einzuschleusen und sozusagen diesen Wertstoffkreislauf dann auch entsprechend zu schließen.

00:09:55: Ich vergerne das passiert jetzt sehr viel Forschung Christian Dopler Labor aber auch im Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie.

00:10:02: wer sind's da ihre?

00:10:03: Ansprechpartner, welche sind Ihre Partner?

00:10:05: Genau.

00:10:05: Wir im Christian-Dobler-Labor arbeiten sehr eng mit der Firma Europas zusammen und das ist ein Multimetallrecycler aus Deutschland mit Hauptsitz in Hamburg.

00:10:14: Die recyceln jetzt nicht nur die Zimonenpaterien sondern sie noch beispielsweise der größte Kupferproduzent Europas machen sehr viel Multimetal Recycling kommen natürlich auch beispielsweise Strömen aus der Kupferindustrie, aber sind dem auch in Batterie-Recycling tätig und da haben wir eine sehr enge Zusammenarbeit.

00:10:31: Wie viel Material kann man denn aus diesen Batterien herausholen?

00:10:35: Ist das ein kleiner Teil oder ist es ein großer Teil?

00:10:37: Wie kann man sich das vorstellen als Leier?

00:10:39: Also man muss sich vorstellen, dass die Prozesse darauf abzielen so viel wie möglich wieder zu gewinnen.

00:10:44: Und in diesem Zusammenhang sei auch erwähnt das die Europäische Union es ja im Jahr und zweiundzwanzig eine Direktive vorgegeben hat, wieviel auf elementarer Ebene zurückgewinnen werden muss.

00:10:54: Sprich jetzt müssen fünfundneinzig Prozent für Kobalt, Nickel oder Kupfer wiedergewonnen werden – und über achtzig Prozent des Lithiums!

00:11:01: Heutige Technologien schaffen bereits diese Werte.

00:11:04: Wir arbeiten aber intensiv daran, diese Prozesse noch effizienter zu gestalten.

00:11:09: Aber gleichzeitig sehr ökonomisch, aber auch ökologisch.

00:11:12: Denn es gilt ja auch im Gesamten den CO-Zweifusabdruck dabei zu senken.

00:11:17: Aber heißt das dann, dass man für jede Batterieart eine eigene Recyclinganlage braucht?

00:11:22: Das wird's leider... nicht jedem in Europa, denn wir brauchen natürlich gewisse Massenströme.

00:11:27: Also eine Industrieanlage muss natürlich dreihundertfünfundsechzig Tage im Jahr arbeiten und natürlich auch mit Material das das Recyclingnis beschickt werden.

00:11:36: Und so viele Batterien wie wir haben, da werden wir keine Massen ströme schaffen dass das wirklich funktioniert.

00:11:41: Das heißt Industrie-Anlagen müssen so ausgelegt werden dass sie mehrere unterschiedliche Typen Lizimionen Batterien verarbeiten können.

00:11:49: Was zusätzlich noch zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang, ist das wir unterschiedliche Batterien natürlich sortieren aber auch hier wird es Fehlwürfe geben und wir werden eine gewisse Vermischung haben von unterschiedlichen Batterietypen Und damit muss ein Industrieanlage klarkommen.

00:12:05: Aber insgesamt kann man sagen, dass es hier eine europäische Zusammenarbeit gibt.

00:12:08: Wie schaut die aus?

00:12:10: Da gibt es auf jeden Fall eine europäische Zusammenarbeit und zwar erwarten wir hier im Batteriemarkt, dass es eine Spok-Hublösung werden wird.

00:12:17: Was heißt das jetzt?

00:12:18: Ich erkläre mal vielleicht zuerst die Spoklösungen.

00:12:22: Spoks sind kleine dezentrale Anlagen oder kleinere dezentralen Anlagen in dem europäischen Raum in den einzelnen Ländern wo es darum geht Diese mechanische Vorbehandlung, wie ich vorher beschrieben habe beispielsweise der Schredderprozess ist vorab dezentral zu lösen.

00:12:39: Denn damit haben wir natürlich mehrere Vorteile.

00:12:41: erstens die Sicherheit.

00:12:42: Ich hab ja die Batterien dann schon entladen und sie dann auch schon seit kleiner.

00:12:46: Das heißt ich habe den Elektrolyten im Wesentlichen entfernt Und damit ist es natürlich so dass das logistisch viel einfacher ist.

00:12:53: Ich muss keine geladenen Batterien mehr durch Europa fahren Und natürlich hat auch viel weniger Material, dass sich in Summe dann zu den zentralen Recyclinganlagen bringen muss.

00:13:03: Wenn wir uns dieses Bokes jetzt nochmal anschauen was sind da zusammengefasst die Vorteile?

00:13:07: Also das Bokevorteil ist vor allem jener zu betrachten, dass man diese Batterien, die ja zum Teil noch geladen sind und entsprechend auch eine Gefahr darstellen sehr dezentral sammelt und so die Transportwege sehr kurz sind weiter zusammenfassen will.

00:13:23: Man kann schon entsprechende Stoffstöme vorsortieren, die entsprechend zu den Hubs geliefert werden um einen entsprechenden Prozess immer sehr robust auch auszulegen so dass er entsprechend die Chemikalien und die Beinhalte sind auch verarbeiten kann wieder mit hoher Effizienz.

00:13:39: dazu führt das wir entsprechend die Vorprodukte für neue Batterien produzieren können.

00:13:44: Okay, seitdem müssen diese Spokes auch sehr flexibel sein Stoffe, die da im Umlauf sind vorbereitet zu sein.

00:13:51: Genau

00:13:51: sie müssen auch sehr flexibel sein denn man spricht natürlich wir haben sehr viele verschiedene Zellkeminen wie wir heute schon festgestellt haben und die müssen auf diese auch reagieren können wie sie auch zurückkommen Denn wie ich heute auch schon erwähnt habe ist natürlich nicht jedes Lebensende dann erreicht was das nominell vorab ist.

00:14:07: Wir sehen ja dass sich die Rücklaufströme Zeitverzögern darstellen Und mit diesem Spoke Hub-Modell kann ich genau darauf reagieren und entsprechen dann diese Hubs mit den richtigen Stoffen auch beliebt.

00:14:24: Wie weit kann das Recycling helfen und unterstützen sein, um diese Rohstoffe wieder zu gewinnen?

00:14:29: Und so weniger Abhängigkeit von Importen zu erzeugen.

00:14:33: Ja dort ist Recyling mehrere Wirkungskreise würde ich sagen nämlich einerseits natürlich der rohstoffliche Aspekt.

00:14:41: hier ist es so dass wir, wenn wir Batterien-Recycling und zwar hochqualitativ Recycling einen geschlossenen Materialkreislauf erzeugen können.

00:14:49: Das heißt die Rohstoffe können wirklich direkt wieder in die Batterieproduktion gehen oder auch in eine andere Industrie.

00:14:56: der Nickel brauche ich natürlich nicht nur in der Batterieindustrie sondern im Edelstahlbereich habe ich natürlich auch Nickel das verarbeitet wird.

00:15:02: Zusätzlich zu dieser strategischen Unabhängigkeit, die ich dadurch natürlich verbessern kann ist es so, Recycling müssen, um sie nicht irgendwo auf einer Deponie einfach abzulagern.

00:15:14: Denn es ist einerseits ein Sicherheitsrisiko natürlich aber auch wir würden die ganzen Rohstoffe, die wir importieren als Batterie, einfach

00:15:22: verlieren.".

00:15:23: Das Recyling von Batterien ist das eine und das andere ist die Herstellung vom Batterien – was tut sich da in Europa?

00:15:29: Wir sehen hier auch vieles an Entwicklung, also die ersten größeren Gigafactories werden gerade gebaut.

00:15:36: Im Moment importieren wir natürlich noch den Großteil an Batterien aber auch das wird sich in Zukunft ändern.

00:15:41: Hier wird es dann auch eigene europäische Produktionen geben.

00:15:45: Zum Abschluss schauen wir noch in die Zukunft.

00:15:47: wenn wir in ein paar Jahren wieder hier sitzen wie wird's denn der Recyclingmarkt für Batterien in Europa ausschauen?

00:15:54: Ja, der Recyclingmarkt in Europa wird sich etablieren für Batterien.

00:15:57: Also Batterien werden nicht mehr so als Einwegprodukt gesehen werden sondern wirklich ein Teil vom Rohstoffkreislauf denn sie enthalten einfach sehr viele kritische und auch wertvolle Rohstoffe.

00:16:09: Und der Reicyclingmarkt wird sich aufgebaut haben den natürlich.

00:16:13: mit der Implementierung der Elektromobilität wird es auch so sein dass wir höhere Materialströme an End-of-Life Batterien zurückkriegen und so unsere Recylinganlagen aufbauen können.

00:16:24: Und zusätzlich wird es so sein, dass das nicht mehr eine lineare Wertschöpfung ist – so wie es aktuell ist.

00:16:30: Das ist vor allem die Wertschüpfung im Bereich der Batterieherstellung liegt, sondern dass es wirklich eine zikuläre Wertschäpfungskette gebildet hat.

00:16:37: Das heißt, dass wirklich die Rohstoffe in Kreis geführt werden.

00:16:41: Vielen Dank Ihnen beiden für diese Einblicke!

00:16:43: Wir haben viel gelernt über das Recycling von Batterien und über die Zukunft des Speichers und was das mit der Forschungsarbeit der Montan Universität Leoben zu tun hat?

00:16:53: Das war der Presse-Podcast im Rahmen des Innovationsforums zum Batterie Recycling.

00:16:58: Wir bedanken uns fürs Zuhören!