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Autor: Heino Zießnitz · Zuletzt aktualisiert: 29.03.24
Wirtschaft Finanzen Nachhaltigkeit · 6 Min. Lesedauer
Der Markt von Lithium-Ionen-Batterien wächst jedes Jahr weiter und so langsam steigt das Batterierecycling an, da alte Akkus aus Autos wiederverwertet werden können. Der Großteil der Materialien kommt aus China, Australien, Afrika und Südamerika, sodass sich das Recycling von Batterien Vorort lohnt. Dieser spezielle Recyclingmarkt war in 2022 1,38 Milliarden US-Dollar wert und wird bis 2030 auf 17 Milliarden geschätzt, einem jährlichen Wachstum von 37,7 %.
Die Lithium-Ionen-Batterien werden entladen und geschreddert, sodass Kupfer, Plastik und Aluminium leicht entfernt werden kann. Ein schwarzes Pulver bleibt zurück, aus dem entweder mit Hitze oder mit Chemikalien das Lithium, Graphit, Mangan, Nickel und Kobalt zurückgewonnen wird.
Lithium-Ionen-Batterien werden in immer mehr Geräten verwendet. 99,5 % aller kleineren Geräte wie Handys, Smartphones und Tablets benutzen die Lithium-Ionen-Batterien. Seit ein paar Jahren sind die Elektroautos mit der gleichen Technologie auf dem Vormarsch. Die EU arbeitet an einem Gesetz, das die Hersteller zu recycelbaren Batterien verpflichtet und schätzt die Nachfrage nach den Rohstoffen für Batterien bis zum Jahr 2030 auf das 18-fache von heute (ca. 60-fache bis 2050). Die EU möchte eine Kreislaufwirtschaft für viele Produkte für Umweltschutz und Unabhängigkeit. Der chinesische Batteriehersteller CATL hat erst vor kurzem einen neuen Akku mit doppelter Energiedichte angekündigt. Durch das eingesparte Gewicht könnten sogar Flugzeuge mit Elektromotoren fliegen.
Die Lithium-Ionen-Batterien von Elektroautos können z.B. 8 Kilogramm (kg) Kobalt, 7 kg Lithium und 30 kg Nickel enthalten. Damit schwankt alleine der Materialpreis für einen alten Auto-Akku zwischen 700 und 1300 Euro, je nach Marktlage. Da es sich aus einem Verbund von vielen Metallen handelt, ist das Batterierecycling zu einem wiederverwertbaren Produkt schwierig. Während die Rückgewinnung von Plastik, Aluminiumhülle und Kupfer relativ einfach ist, unterscheiden sich die verschiedenen Unternehmen und Start-Ups in der Rückgewinnung von den restlichen Metallen. Neuere Methoden ersetzten den klassischen Schmelzofen des Batterierecyclings durch kostengünstigere, effizientere und umweltfreundlichere Methoden. Lithium und Grafit lässt sich durch Einschmelzen z.B. nicht zurückgewinnen, neuere Verfahren kommen dagegen auf 96 % oder mehr.
Experten gehen davon aus, dass in naher Zukunft die Lithium-Ionen-Batterien ohne Kobalt auskommen oder ganz neue Varianten entstehen. Das Batterierecycling wird aber weiterhin bestehen bleiben und lässt sich durch andere Chemikalien auf andere Batterien umstellen. Der Grundprozess bleibt für das Recyclingunternehmen identisch. Viele Batteriehersteller haben im Werk eigene Recyclingverfahren, da bei der Herstellung eine hohe Fehlerquote entstehen. Diese sind aber nicht für fertige Batterien ausgelegt, sondern auf die Zwischenprodukte bei der Herstellung. Einige Hersteller wie Tesla und Volkswagen arbeiten aber an eigenen Batterierecycling Lösungen, um die Lithium-Ionen-Batterien ihrer E-Autos wieder zurückzunehmen.
Die Lithium-Ionen-Batterien eines durchschnittlichen Elektroautos benötigt ca. 10-20 kg Lithiumcarbonat, während ein Tesla ca. 50-80 kg Lithiumcarbonat verwendet. Kleinere Akkus in Hybrid-Autos benötigen ca. 1,5 kg Lithiumcarbonat.
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Im Falle der Umicore S.A. handelt es sich um ein belgisches Unternehmen mit einer Batterierecyclinganlage in Hoboken, Belgien. Das Unternehmen betätigt sich primär mit der Aufbereitung und Verarbeitung recycelter Edelmetalle und Rohstoffe. Hierzu zählen beispielsweise Kobalt, Zink oder Rhodium.
Das US-amerikanische Batterierecycling Unternehmen Redwood Materials wird von dem ehemaligen Tesla CTO JB Straubel gegründet und geleitet. Zu den Investoren zählen Amazon, Bill Gates, Goldman Sachs und weitere. Die Batterien sollen recycelt und in einer Gigafactory wieder zu neuen Akkus verarbeitet werden.
Veolia ist ein führender Müllentsorgungsbetrieb aus Frankreich und ein langjähriger Akteur auf dem Gebiet der Behandlung von Batterien und Akkumulatoren. Die langjährige Erfahrung in gefährlichen Abfallströmen soll nun in den Bereich Batterierecycling für Lithium-Ionen-Batterien eingebracht werden. Das breite Logistiknetzwerk in Deutschland und Frankreich mit 171.000 Mitarbeitern bietet einen großen logistischen Vorteil gegenüber der Konkurrenz.
Glencore steht weltweit an der Spitze der Rohstoffunternehmen durch die hervorragende Handelssparte des Schweizer Unternehmens. In einem Joint-Venture mit dem Batteriezellen Startup Britishvolt wurde ein Batterierecycling Unternehmen gegründet.
Das Unternehmen Li-Cycle extrahiert wichtige Materialien aus den Batterien und übernimmt die Entsorgung der Restmaterialien. Das Unternehmen wurde 2016 gegründet und hat seinen Hauptsitz in Mississauga, Kanada.
RecycLiCo hieß früher American Manganese Inc. und ist ein technologieorientiertes Unternehmen mit Schwerpunkt auf Lithium-Ionen-Batterierecycling mit einem Patentverfahren namens RecycLiCo™.
Johnson Matthey PLC ist ein britisches Chemie-Unternehmen, das Produkte wie Katalysatoren oder Feinchemikalien u.a. für die Automobil- oder die Chemieindustrie fertigt. Darüber hinaus betätigt sich das Unternehmen auch im Handel mit und im Recycling von Batteriematerialien.
Neometals ist ein australisches Unternehmen, welches Mineralgrundstücke untersucht und evaluiert. Des Weiteren engagiert sich Neometals auch im Recycling von Lithium-Ionen-Batterien in einem Joint Venture mit Mercedes-Benz, die Verfahren des Unternehmens eignen sich insbesondere zur Rückgewinnung von Kobalt aus alten Batteriepacks.
Ecograf Limited ist ein australisches Unternehmen, welches sich auf die Untersuchung und Bewertung von Graphit-Vorkommen spezialisiert hat. Über eigens entwickelte Verfahren gewinnt das Unternehmen zudem Graphit aus dem Recycling von Lithium-Ionen-Batterien.
Hersteller von Halbleitern mit Sitz in den USA, u.a. tätig in den Branchen Automotive, Aerospace & Defence, Communication oder Energy. Analog Devices Inc engagiert sich in der Lebenszykluseinschätzung von Batterien.
Die BASF sieht sich selbst als das führende Chemieunternehmen der Welt mit Aktivitäten in den Sparten Chemikalien, Kunststoffe, Veredelungsprodukte, Pflanzenschutz und Ernährung. In der Schwarzheide wird eine erste Batterierecyclinganlage für die „schwarze Masse“ – den Resten der Lithium-Ionen-Batterien gebaut.
Für die Batterie eines Smartphones werden nur rund 3 Gramm Lithiumcarbonat benötigt, während für die Lithium-Ionen-Batterien eines Notebooks in etwa 30 Gramm benötigt werden.
Viele kleinere Unternehmen versuchen direkt eine Gesamtlösung umzusetzen, während die größeren Unternehmen eher einen Teil in der Kreislaufwirtschaft einnehmen. So könnte Veolia die Logistik übernehmen, BASF die Aufbereitung oder Lieferung von benötigten Chemikalien und Volkswagen oder ein Batteriehersteller die Fertigung aus recyclten Materialien. Das könnte eine Lösung für Deutschland oder Mitteleuropa sein, weltweit werden sich Gigafactorys oder andere Verfahren etablieren.
Ob sich eine Batterie aus Atommüll herstellen lässt, erfahren sie hier.
Das Aachener Start-Up Cylib testet neue umweltfreundlicher Methoden, welche „das Batterierecycling nicht nur umweltfreundlicher, sondern auch kostengünstiger“ machen, sagt Co-Gründerin Lilian Schwich.
Ein weiteres Start-Up aus Aachen mit dem Namen Voltfang hat sich auf die Nutzung von gebrauchten Autobatterien spezialisiert. Die alten Batterien sind zwar zu schwach für Autos, aber können noch als Stromspeicher für das Eigenheim oder im industriellen Maßstab dienen.
Lithium-Ionen-Batterien sind der Standard von heute, dennoch könnte dieser bald abgelöst oder verbessert werden. Die Entwicklung von den Autobatterien geht in Richtung Langlebigkeit und mehr Reichweite bzw. weniger Gewicht, sodass Recycling weniger wichtig wird. Der Großteil des Batterierecyclings würde dann nur noch auf Unfallwagen oder andere Schäden hinauslaufen, bevor der reguläre Lebenszyklus zu Ende geht. Die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien ist seit der Erfindung im Jahr 1970 und Anwendung 1985 rasant angestiegen. Von neuen Technologien kann eine ähnliche Leistungssteigerung über die Jahre erwartet werden.
Der chinesische Hersteller BYD kündigt 750.000 bis 1 Million Meilen (~1,5 Millionen Kilometer) an, während die Forscher von Tesla auf 2 Millionen Meilen (3,5 Millionen Kilometer) Reichweite während des Lebenszyklus von zukünftigen Batterien ausgehen. Tesla möchte Lithium-Schwefel Batterien demnächst auf den Markt bringen, welche die Energiedichte und damit die Reichweite pro Gewicht verdreifachen werden. An der gleichen Technologie arbeitet das Start-Up Theion aus Berlin. Es gibt weitere, vielversprechende Konzepte mit Graphen Aluminium, Feststoff-Batterien und Superkondensatoren, die eine höhere Lebenserwartung und Energiedichte besitzen.
Die Zukunft von Batterierecycling hängt also von dem Fortschritt der Batterietechnologie ab. Die meisten Konzepte und Unternehmen dahinter gehen von wenigen Monaten oder Jahren aus, bis die Marktreife erreicht ist. Konzepte des Recyclings lassen sich teilweise auch auf andere Batterietechnologien anwenden, aber die Wirtschaftlichkeit ist meistens nur gegeben, wenn die Rohstoffe einen hohen Marktpreis haben. Die Graphen Aluminium Batterie enthält zum Beispiel sehr billige Rohstoffe, sodass Recycling bezogen auf den Preis pro Kilogramm nicht besonders interessant ist.
Heino Zießnitz
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