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

Position der Batterie im E-Auto Kia Soul

Foto: KIA

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

Elektrofahrzeug von BMW an Ladestation

Foto: Jens Wolf/ dpa

"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)

Batterie für Elektroauto von Tesla (Archivbild)

Foto: Rich Pedroncelli/ AP

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.