Ausgediente Auto-Akkus Mit Recycling gegen die Rohstoffnot

Elektroautos könnten Opfer ihres eigenen Erfolgs werden: Der wichtige Batterie-Rohstoff Kobalt wird knapp. Recycling würde die Lage entspannen - doch auch andere sind scharf auf alte Akkus.

Position der Batterie im E-Auto Kia Soul
KIA

Position der Batterie im E-Auto Kia Soul

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Hohe Spritpreise, der Diesel-Skandal, viele neue Ladesäulen - es läuft gerade gut für die Elektromobilität. Um siebzig Prozent ist die Zahl der Neuzulassungen von E-Autos in Deutschland im ersten Halbjahr 2018 gestiegen, wenn auch von einem niedrigen Niveau aus. Das Forschungsinstitut CAM aus Bergisch-Gladbach erwartet, dass 2025 weltweit mindestens jeder achte, womöglich gar jeder vierte Neuwagen elektrisch unterwegs sein wird.

Damit drohen die Stromer allerdings Opfer ihres eigenen Erfolgs zu werden: Einige der Batterie-Rohstoffe könnten knapp werden. Vor allem Kobalt, wichtiger Bestandteil der Lithium-Ionen-Akkus, bereitet Experten Kopfzerbrechen.

Wegen der stark steigenden Nachfrage durch die Elektromobilität hat sich der Kobalt-Preis seit dem Frühjahr 2016 bereits fast verdreifacht. Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) spricht von einer "kritischen Marktsituation". Zwar würden neue Förder- und Verarbeitungskapazitäten aufgebaut, erklärt BGR-Experte Siyamend Al Barazi. Doch Verzögerungen beim Ausbau "können zu erheblichen Problemen in der Versorgung führen", fürchtet er.

Zudem gilt Kobalt als "schmutziger" Rohstoff. Fast zwei Drittel der weltweit geförderten Menge stammen aus der Demokratischen Republik Kongo. In den Minen werden oft Kinder als billige Arbeitskräfte eingesetzt, berichtet Amnesty International.

Recycling im Hochofen

Gute Gründe also für Industrie und Wissenschaft, sich intensiv mit dem Recycling ausrangierter Lithium-Ionen-Autoakkus zu beschäftigen. Mit dem sogenannten pyrometallurgischen Verfahren steht dafür sogar bereits eine Technologie zur Verfügung. Der Prozess wird schon heute für das Recycling von Akkus aus Elektrogeräten genutzt.

Elektrofahrzeug von BMW an Ladestation
DPA

Elektrofahrzeug von BMW an Ladestation

"Beim pyrometallurgischen Verfahren werden die Batterien nach der Demontage in einen Hochofen gegeben. Dort werden sie aufgeschmolzen, sodass sich Metalle wie Kobalt oder Nickel zurückgewinnen lassen", erläutert Falko Schappacher, Leiter des Batterieforschungszentrums der Universität Münster. Da sich diese Metalle bei unterschiedlichen Temperaturen verflüssigen, können sie gut voneinander getrennt werden. Das Lithium dagegen bleibt in der Schlacke, kann aber in einem zweiten Schritt extrahiert werden.

Zerlegen statt Schmelzen: mehr Effizienz beim Recycling

Da das Aufschmelzen hohe Temperaturen erfordert, ist das pyrometallurgische Verfahren jedoch sehr energieaufwendig. Dazu kommt: Die Batteriehersteller benötigen die Metalle nicht in elementarer Form, sondern als Verbindungen, etwa Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Oxide.

Es wäre also deutlich einfacher, effizienter und energiesparender, wenn Recycling-Anlagen gleich die benötigten Verbindungen liefern würden - das würde den Umweg über die elementaren Metalle vermeiden. Daran arbeitet jetzt eine internationale Forschergruppe unter Leitung der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS.

"Wir zerlegen die Batterien, statt sie aufzuschmelzen", erläutert Projektkoordinator Johannes Öhl. Das geschieht unter anderem durch eine elektrohydraulische Zerkleinerung. "Mit einer elektrischen Entladung wird ein Impuls ausgelöst, der durch Wasser oder ein anderes Trägermedium auf die Batterien übertragen wird", erklärt der Fraunhofer-Forscher. Dabei lösen sich die Verbindungen zwischen den verschiedenen Komponenten.

Der Branche bleibt noch etwas Zeit

Das Verfahren funktioniert bereits grundsätzlich gut. Allerdings, so Öhl, zeigen Versuche, dass die Kapazität von Batterien mit den recycelten Metalloxiden noch geringer ist als von solchen, die Verbindungen aus elementaren Metallen verwenden. "Diese Herausforderung lässt sich aber über kurz oder lang lösen, etwa mit einer zusätzlichen Aufbereitung der Materialien", meint Öhl.

Batterie für Elektroauto von Tesla (Archivbild)
AP

Batterie für Elektroauto von Tesla (Archivbild)

Ein wenig Zeit bleibt dafür noch. "Bislang gibt es aus der Autoindustrie kaum Rückläufer", sagt Batterieforscher Schappacher. "Erst in fünf bis zehn Jahren werden so viele Batterien anfallen, dass es notwendig sein wird, große Recyclingkapazitäten zu schaffen."

Zweites Leben für ausrangierte Batterien

Eine ganz andere Recycling-Strategie verfolgt der Münchner Elektromobilitäts-Dienstleister The Mobility House: Das Unternehmen nutzt ausrangierte Auto-Akkus, um damit die Stabilität in den Stromnetzen aufrechtzuerhalten. "Auch mit verminderter Kapazität können die Batterien immer noch gute Dienste für das Energiesystem leisten", sagt Geschäftsführer Marcus Fendt.

An zwei Standorten in Nordrhein-Westfalen hat das Unternehmen Großspeicher installiert, die neben neuen auch zusammen rund 1600 gebrauchte Batterien aus Elektrofahrzeugen von Daimler enthalten. Mit diesen Kapazitäten gleichen Netzbetreiber kurzzeitige Spannungsschwankungen in den Leitungen aus.

Laut Fendt erzielt das Unternehmen damit einen Erlös von mehr als 1000 Euro pro Batterie und Jahr. Ein ähnliches Projekt haben BMW, Vattenfall und Bosch in Hamburg umgesetzt.



insgesamt 135 Beiträge
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Seite 1
Knack5401 19.10.2018
1. Wie befürchtet,
das wird ein Irrweg. Brennstoffzelle tut not. Doch auch da steht zu befürchten, dass uns die USA und China den Rang ablaufen. Schlaf weiter Deutschland.
maxstoeber 19.10.2018
2. Cobalt als Notwendigkeit
... das ist ein hartnäckiges Gerückt. Möglicherweise verbreitet um das Image des Elektroautos zu sabotieren? Cobalthaltige Kathoden können beispielsweise durch Eisenphosphat ersetzt werden. Das ist heute bereits im Handel, in Form der belastbareren und etwas teureren LiFePO4 Akkus (meist in guten Elektrowerkzeugen). Die Energiedichte ist etwas geringer, Belastbarkeit und Haltbarkeit dafür deutlich höher. Tesla wird nach eigenen Angaben auch in wenigen Jahren komplett auf Cobalt verzichten, dank neuer Nickelverbindungen. Abgesehen davon: was auch immer aus dem Batteriewerk kommt, im Gegensatz zu dem was aus der Raffinerie kommt ist es nach der Benutzung noch da.
les2005 19.10.2018
3. Klar
Zitat von Knack5401das wird ein Irrweg. Brennstoffzelle tut not. Doch auch da steht zu befürchten, dass uns die USA und China den Rang ablaufen. Schlaf weiter Deutschland.
Klar, daß der este Kommentar schon ein negativer ist, wir sind hier schließlich im Spiegel-Forum, wo sich alle Bedenkenträger und Schwarzseher der Welt versammelt haben. Tatsächlich ist die Lage doch so: Selten waren die Vorausetzungen für Recycling besser gegeben. Im Unterschied zu dem Großteil unserer Abfälle kommen Fahrzeugbatterien konzentriert und in sehr großen Einheiten. Man weiß genau was drin steckt. Es ist eher unwahrscheinlich, daß sie aus Unachtsamkeit im Hausmüll oder auf Deponien landen, und das Zeugs ist auch nicht wild über die Gegend verstreut wie Plastik. Natürlich ist Recycling immer mit Herausforderungen verbunden, aber selten war die Ausgangslage besser als hier. Bei Brennstoffzellen dagegen wird Stand heute das seltene und teuere Metall Platin als Beschichtung benötigt. Man arbeitet hart daran, diese Beschichtung so dünn wie möglich zu machen. Gut und schön, aber damit ist auch klar, daß das Reycling später unendlich viel schwieriger sein wird als wenn ich das gewünschte Material tonnenweise pro Batterie vorliegen habe. Bei Brennstoffzellen geht es um wenige Gramm pro Zelle, die hauchdünn verteilt sind. Viel Spaß beim Reccyclen!
det42 19.10.2018
4. wow... mal ein realistischer und nüchterner Bericht...
Denn genau das haben einige Studien wie zum Beispiel die bekannte Schwedenstudie überhaupt nicht im Blick gehabt.... Recycling und second life. Dabei ist es doch völlig klar, dass man die so wertvollen Akku-Ressourcen noch einmal nutzt... im Gegensatz zum Öl oder den Katalysatoren, wobei die Elemente unwiederbringlich verloren gehen. Die Elemente sind in so konzentrierter Form wie im Akku nicht mehr aus dem Boden zu holen, also ist es doch auch aus wirtschaftlicher Sicht völlig logisch, dass dieser Schritt gegangen wird. Mit second life dauert das aber deutlich über 20 Jahre, bis es überhaupt so weit ist. Mögen die Batterien vielleicht 20-30% weniger Kapazität haben, als Hausspeicher haben sie immernoch satt Kapazität und als Hausspeicher werden sie nur zu 10% des ehemaligen Autodaseins gefordert. Leistung und Temperatur sind lachhaft gegenüber dem harten und rauen Autoleben... das schafft jede Batterie locker mehr als 10 Jahre nach der Demontage aus dem Auto und heute sind schon die entsprechenden Dienstleister dafür in den Startlöchern... Außerdem findet auch in diesem Bereich Fortschritt statt... der Kobaltanteil bei Tesla im Model 3 ist nur noch ein Fünftel der Elektroautos zuvor und die anderen Hersteller ziehen allein aus Kostengründen nach. Die Akku-Kapazität verdoppelt sich innerhalb von 3-4 Jahren, das zeigen bereits die länger auf dem Markt befindlichen Modelle. Demnächst werden ganz andere (Fest-) Stoffe verwendet, die Entwicklung schreitet also rasant auch zum Nutzen der Umwelt fort... für mich sind die Gegenargumente da nur vorgeschoben... das Problem des erhöhten Resourcenbedarf ist unbestritten vorhanden. Beschäftigt man sich aber näher damit, ist das Problem bei weitem nicht so vordergründig, wie es die Verbrennerlobby macht.... und sie lassen sich zu einem guten Teil lösen, teils allein aus wirtschaftlichen Gründen und wenn der politische Wille vorhanden ist, dann sogar noch deutlich mehr. Dazu gehört z.B. die Förderung des konsequenten Einsatz regenerativer Energieen bei der Herstellung, aber auch in der Förderung von Photovoltaik für die tägliche Ladung des E-Mobils... eigentlich nicht so schwer, wenn da nicht die mächtige Verbrennerlobby wäre...
ingnazwobel 19.10.2018
5. Welcher Erfolg?
Elektroautos mit Batterie sind bisher keine Lösung für den Massenmarkt und werden es auch nie sein. Sie sind ein Nieschenprodukt. Wenn jetzt schon die Rohstoffe knapp werden sollte man schnellstens sich Gedanken über wirkliche Alternativen machen!
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