Recycling und Entsorgung von E-Auto-Batterien
Die Verkehrswende sagt, dass Elektrofahrzeuge in Zukunft einen großen Teil der Fortbewegung ausmachen werden. Aber alte Elektroautos loszuwerden, ist ein sehr großes Problem. Das Recycling von Fahrzeugantriebsbatterien ist schwierig und nicht gut genug geregelt, aber die Rückgewinnung von Rohstoffen ist wichtig. Im zweiten Teil der dreiteiligen Serie über E-Mobilität geht Sonderabfallwissen darauf ein, wie man E-Auto-Batterien recycelt.
- Batterien für Elektroautos enthalten geringe Mengen an Kobalt, Nickel und Lithium. Sie wiederzugewinnen, erfordert viel Handarbeit, was das Recycling teuer macht.
- Batterien aus E-Fahrzeugen müssen auf besondere Weise gesammelt oder recycelt werden. Eine Neufassung der EU-Richtlinie zum Recycling von Batterien könnte hilfreich sein. Auch die Hersteller von E-Autos müssen ihren Teil dazu beitragen.
- Batterien, die aus E-Fahrzeugen fallen, sind gefährlicher Abfall. Bislang wissen die Entsorgungsunternehmen nicht genug über das Recycling. Auch die Autoindustrie hat nichts zu bieten.
Informationen über E-Auto-Batterien
Lithium-Ionen-Batterien werden für den Antrieb von Elektroautos verwendet. Ein Elektroauto mit 400-700 kg schweren Batterien kann 8-10 Jahre lang fahren. Danach können sie nicht mehr so gut aufgeladen werden und nicht mehr so weit fahren. Wenn die Leistung einer Batterie unter 80 % sinkt, ist sie nicht mehr gut. Trotzdem sind die Batterien technisch noch nicht kaputt. Viele Batterien werden als stationäre Photovoltaik-Speicher oder mobile Schnellladesäulen eingesetzt. Batterien müssen recycelt werden, wenn sie nicht mehr brauchbar sind.
Was steckt in den Batterien von E-Autos?
Autobatterien enthalten wertvolle Materialien. Da einige dieser Materialien schwer zu beschaffen sind, ist es wichtig, sie im Rahmen des Rohstoffkreislaufs zurückzugewinnen und zu recyceln. Das gilt auch für Materialien wie Kobalt, Nickel und Lithium, die als aktive Elektroden verwendet werden. Eine 400 kg schwere Lithium-Ionen-Batterie besteht aus 100 kg Graphit, 32 kg Nickel, 11 kg Kobalt, 10 kg Mangan, 6 kg Lithium und flüssigem Elektrolyt. In den Kabeln, Platinen und Elektrodenfolien steckt eine Menge Plastik, Aluminium und Stahl. Letztere lassen sich leicht recyceln und in den Stoffstrom zurückführen, aber es ist schwieriger, die Rohstoffe zurückzubekommen.
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Die Batterietypen erschweren das Recycling
Bevor Batterien recycelt werden können, müssen sie zerlegt werden, um an die modulierten Batteriezellen zu gelangen. Es dauert eine Stunde, jede Batterie von Hand zu zerlegen. Das liegt daran, dass es sehr viele verschiedene Arten von Batterien gibt. Ihre Struktur und die Menge an Rohstoffen variieren von Hersteller zu Hersteller und sind oft schwer zu erkennen. Deshalb dauert das Recycling von Batterien für Elektrofahrzeuge lange und kostet Geld, weil es keine Standardisierung und Automatisierung gibt.
Deshalb frage ich mich, ob es möglich ist, Batterien zu recyceln. Falk Petrikowski von der EPA sagt, dass der Verkauf von recycelten Materialien die Kosten für das Sammeln, Zerlegen und Recyceln nicht deckt. Im Moment ist es billiger, Rohstoffe aus Minen im Kongo zu importieren. Das hat moralische Probleme. Für die Gewinnung von Rohstoffen wird oft Kinderarbeit eingesetzt, und mit dem Geld werden Kriege finanziert.
E-Auto-Batterien zum Schmelzen bringen
E-Auto-Batterien werden recycelt, indem man sie mit Hitze zum Schmelzen bringt, sie von Hand zerkleinert und mit Chemikalien aus ihnen herausholt. Bei der Thermotherapie werden die Batteriezellen geschmolzen. Die unterschiedlichen Schmelzpunkte der Metalle machen es einfach, sie zu trennen. Kobalt, Nickel und Kupfer können aus der Schlacke herausgelöst werden. Auch Lithium kann aus der Schlacke herausgelöst werden. Auf diese Weise können bis zu 95 % des Kobalts und Nickels wiederverwendet werden. Graphit, Aluminium und Elektrolyt können bei dieser Methode nicht wiederverwendet werden. Das Verfahren ist außerdem sehr energieaufwändig. Die thermische Methode wird in einer Pilotanlage des belgischen Unternehmens Umicore eingesetzt.
Durch das Schreddern können Rohstoffe eingespart werden
Das Schreddern, also das mechanische Zerkleinern von Batteriemodulen in einem geschlossenen Behälter, ist eine weitere Möglichkeit. Stickstoff verhindert, dass Brände entstehen, und entsorgt den Elektrolyt. Das gemahlene Material wird dann zerlegt. Aluminium, Kupfer, Graphit, Mangan, Nickel, Kobalt und Lithium können alle in ihrer reinen Form zurückgewonnen werden. 96% der Teile in Batterien werden recycelt. Das Verfahren wurde im sächsischen Niedersachsen-Düsenfeld entwickelt. Neue Batterien werden aus gebrauchten Teilen hergestellt. Das Unternehmen sagt, dass seine Produkte 40% weniger CO2-Emissionen haben als neue.
Forschung und Auswertung können wiederverwendet werden
Das Fraunhofer-Institut für Werkstoffkreislaufwirtschaft und Ressourcenstrategie untersucht eine weitere Methode (IWKS). Das elektrohydraulische Schreddern ist eine Möglichkeit, Metalle und andere nützliche Dinge zurückzubekommen, die wiederverwendet werden können. Um eine Batterie zu entladen, wird das Modul in Wasser gelegt. Schockwellen trennen die Teile einer Zelle. Materialien können mit Hilfe von Trennverfahren aufgespalten werden. Dieses mechanische Verfahren verbraucht die geringste Energiemenge. Wir wissen immer noch nicht, welches Verfahren in Bezug auf Kosten, Leistung und Umwelt das beste ist. Die EPA untersucht diese Frage.
Ab 2022 wird es neue Regeln geben, um die Lebensdauer von Batterien in E-Autos zu verlängern
Die Politik hat noch nicht klargestellt, welche Art von Batterien, wie sie recycelt werden sollen und wie viele recycelt werden müssen. Im Rahmen des Europäischen Green Deals wird die Europäische Kommission die EU-Batteriegesetze im Dezember 2020 ändern. Im Jahr 2022 wird die EU-Richtlinie aus dem Jahr 2006 über Altbatterien durch die Regeln in diesem Dokument ersetzt. Sie werden das Batteriegesetz in Deutschland ändern.
Die Kommission setzt auch neue Ziele dafür, wie gut Blei- und Lithiumbatterien recycelt werden können. Die Batterieindustrie muss bis 2025 oder 2030 Kobalt, Lithium, Blei und Nickel zurückgewinnen. Der Plan setzt Mindestziele für das Recycling in den Jahren 2030 und 2035. Auch Batterien für Elektroautos sollen leichter wiederverwendet werden können.
Ideen für eine einheitliche Sammelinfrastruktur
Sowohl die Hersteller als auch die Politiker sind daran schuld. Um alte Batterien für E-Autos zu sammeln, damit sie recycelt werden können. Agora Energiewende schlägt vor, ein Pfand- oder Leihsystem für Batterien einzurichten. Das würde die Zahl der Menschen, die alte Batterien besitzen, verringern, ihre Sammlung erleichtern und die Rohstoffe recyceln. Mehrere Unternehmen, die Elektroautos herstellen, produzieren ihre eigenen Batteriezellen mit Hilfe von Recyclingunternehmen und Unternehmen, die Batterien herstellen. Damit soll ein geschlossener Lebenszyklus für E-Auto-Batterien geschaffen werden. Es sollten auch Standards für das Ökodesign festgelegt werden.
Batterien die in Elektroautos nicht richtig funktionieren sind gefährlich
Alle Batterien für Elektroautos sind Lithium-Ionen-Batterien, die schädlich sein können. Aufgrund ihrer Inhaltsstoffe reagieren sie, fangen Feuer und haben auch nach dem Gebrauch noch Energie. Beim Transport einer Batterie für ein Elektroauto müssen die ADR-Vorschriften beachtet werden. Selbst der Transport von Batterien, die nicht kaputt sind, ist gefährlich. Wie solltest du mit Hochleistungsbatterien umgehen, die kaputt sind oder brennen? Beschädigte Batterien können Feuer fangen, chemische Reaktionen auslösen oder giftige Gase freisetzen.
Nicht genügend Erfahrung mit dem Recycling von Batterien aus Elektroautos
Batterien, die nicht mehr richtig funktionieren, müssen von den Behörden genehmigt und so verpackt werden, dass sie weder Feuer fangen noch Strom leiten können. Es gibt keine technischen oder gesetzlichen Vorschriften für das Recycling nicht funktionierender Batterien. Es liegen nicht genügend Erfahrungen und Daten vor. Nur wenige Unternehmen recyceln Batterien für Elektroautos. Batterien, die nicht entsorgt werden, verschwenden wertvolle Rohstoffe und sind schlecht für die Umwelt. Roland Pomberger, ein Experte für Abfallrecycling an der Montanuniversität Leoben, hat ein schlechtes Gewissen gegenüber den Unternehmen, die Elektroautos herstellen. Sie haben sich keine Gedanken über Probleme mit den Autos gemacht. Der Abfallexperte möchte, dass die Automobilindustrie zusammenarbeitet, um dieses Problem zu lösen.
Chancen und Potenziale
Auch wenn es noch einige Fragen gibt, ist es wichtig, E-Auto-Batterien zu recyceln und die Rohstoffe zurückzubekommen. Das zeigt eine Vorhersage des Ulmer Helmholtz-Instituts über Kobalt. Bei der derzeitigen Nachfrage nach Antriebsbatterien könnten sich die Kobaltreserven der Welt bis zum Jahr 2050 verdoppeln. Bevor das Recycling den Bedarf an Rohstoffen decken kann, sind mehr Forschung und neue Ideen nötig. Da Primär- und Sekundärbatterien eine lange Lebensdauer haben, wird uns das Recycling in naher Zukunft nicht genügend Rohstoffe liefern können. Kerstin Meyer von Agora Energiewende sagt, dass bis 2030 10 % der Rohstoffe, die zur Herstellung von Batterien verwendet werden, recycelt werden können. Langfristig könnten die Preise für Lithium und Kobalt um 40% steigen.
Es gibt Möglichkeiten, die Zerlegung von Lithium-Ionen-Batterien per Hand zu erleichtern. In dem von Baden-Württemberg geförderten Projekt DeMoBat bauen 13 Partner aus Wirtschaft und Wissenschaft eine robotergestützte Fabrik zum Zerlegen von E-Auto-Antriebsbatterien. Ziel des Projekts ist es, umweltfreundliche Wege zu erproben, um knappe Rohstoffe zurückzugewinnen, damit das Land langfristig weniger abhängig von Importen sein kann.