Die Altlast der Elektromobilität – wie läuft Batterierecycling ab?

Elektromobilität ist etwas Feines, immerhin verschwinden dadurch stinkende Autos mehr und mehr von den Straßen und die Umwelt kann aufatmen. Doch was ist der Preis dafür und was geschieht mit Akkus in Elektroautos, die ihren Geist aufgegeben haben? Was es mit dem Batterierecycling auf sich hat und welche Probleme sich dabei – auch für die Umwelt – ergeben, erfahren Sie in diesem Artikel.

Werden altersschwache Akkus in Rente geschickt?

Alle Lithium-Ionen-Akkus verlieren im Laufe der Zeit an Kapazität, abhängig von der Lebensdauer und der Nutzungsintensität. Dies bedeutet aber nicht, dass sie dann wertlos sind, denn auch im sogenannten Second-Life-Einsatz können sie noch jahrelang weiterhin wertvolle Dienste tun.

Doch was geschieht eigentlich mit Akkus aus Elektrofahrzeugen, die an Kapazität verloren haben und aufgrund der damit verbundenen Einbußen in Sachen Reichweite ausgetauscht werden müssen? Stehen wir deshalb in einigen Jahren vor einem drastischen Entsorgungsproblem? Vielleicht – vielleicht aber auch nicht, denn es gibt zwei Lösungen in Sachen Batterierecycling.

Antwort 1: Das „Second Life“ als Altersheim für altersschwache Akkus

Wenn Akkus aus Elektrofahrzeugen zu sehr an Leistungsfähigkeit eingebüßt haben, sind sie damit keineswegs wertlos. Nach etwa 1.500 bis 2.500 Ladezyklen besitzen sie immer noch einen Energiehalt zwischen 70 und 80 Prozent ihrer ursprünglichen Kapazität. Daher macht es weder aus ökonomischer noch ökologischer Sicht Sinn, sie in diesem Zustand zu entsorgen. Viel sinnvoller ist es, sie im sogenannten Second-Life im stationären Betrieb weiterzuverwenden.

Ein stationärer Betrieb bedeutet für Akkus weit weniger Stress als in einem Fahrzeug, in dem es immer wieder zu Phasen der Beschleunigung und Rekuperation kommt. Im stationären Betrieb herrscht ein deutlich gleichmäßigerer Verlauf und das Laden und Entladen geht langsamer vonstatten, was schonender für die Batterie ist.

Wie Versuche im Labor zeigen konnten, können sich ausgediente Akkus im Second Life noch zehn bis zwölf Jahre nützlich machen, ehe es endgültig Zeit für eine Entsorgung wird. Bei einer durchschnittlichen Belastung im Elektrofahrzeug und anschließend im Second Life bedeutet dies für den Akku also eine gesamte Lebensdauer von rund 20 Jahren.

Antwort 2: Effiziente Verwertung durch mehrere Schritte beim Batterierecycling

In einem Akku sind sehr viele wertvolle Rohstoffe enthalten. Diese sind zu wertvoll, um sie ungenutzt zu lassen, wie etwa Kobalt oder Lithium. Diese Schätze sollten also durch effektives Batterie Recycling „gehoben“ werden.

Inzwischen gibt es einige Anlagen, in den Lithium-Ionen-Akkus recycelt werden können; allerdings ist dies noch nicht in einem industriellen Maßstab möglich, der angesichts der zu erwartenden Menge an Akkus aus Elektrofahrzeugen notwendig wäre. Der Grund: Bisher gibt es schlicht noch zu wenige Elektrofahrzeug-Akkus, deren Lebensdauer mittlerweile die Marke von rund 20 Jahren erreicht hätte. Damit sich der Aufwand des Recyclings jedoch aus ökonomischer und ökologischer Sicht lohnt, ist eine möglichst effiziente Rückgewinnung der Materialien erforderlich.

Was steckt in einem Elektrofahrzeug-Akku?

In einer Antriebsbatterie sind vor allem sehr viel Kunststoffe, Aluminium und Stahl enthalten. Dazu kommen bei einem Akku mit einer Kapazität von 50 Kilowattstunden sowie einem Gewicht von etwa 400 Kilogramm folgende Substanzen:

• 10 Kilogramm Mangan
• 21 Kilogramm Nickel
• 100 Kilogramm Graphit
• 11 Kilogramm Kobalt
• 6 Kilogramm Lithium

Wie kann effizientes Batterien Recycling erfolgen?

Um eine möglichst optimale Verwertungsquote beim Recyceln von ausgedienten Akkus zu erhalten, braucht es ein Verfahren mit mehreren Schritten. Dies beginnt mit einer manuellen Demontage des Batteriesystems. Darauf folgen ein Sortieren, Schreddern sowie die thermische Aufschmelzung. Das Ende des Prozesses läutet dann die Trennung der verschiedenen Materialien ein. Stand heute ist es zwar möglich, einen Großteil der im Akku enthaltenen Materialien zurückzugewinnen, die aufgeführten Prozessschritte sind jedoch teilweise sehr energieaufwendig und damit sehr teuer. Wirtschaftlich lukrativ kann das Recycling alter Akkus nur unter zwei Voraussetzungen sein:

1. Ein erhöhter Automatisierungsgrad der genannten Prozessschritte ist notwendig.
2. Entsprechend große Mengen an ausgedienten Akkus sind erforderlich.

Zwei viel versprechende Ansätze in Sachen Batterie Recycling

Sowohl Forschungseinrichtungen als auch Unternehmen arbeiten weltweit daran, Batterie Recycling voranzutreiben und immer effizienter zu gestalten. Ziel ist es natürlich, die in den Akkus enthaltenen Rohstoffe wieder nutzbar zu machen. Folgend finden Sie zwei viel versprechende Ansätze.

Ansatz 1: Akkus verbrennen

Die bislang gängigste Art von Batterien Recycling ist die thermische Aufschmelzung. Marktführer auf diesem Gebiet ist das Unternehmen Umicore aus Belgien. Bei der thermischen Aufschmelzung wird der Akku zunächst verbrannt und im Anschluss zermahlen. Auf diese Weise lassen sich Kupfer, Nickel und Kobalt aus der Batterie wiedergewinnen. Nicht wiedergewonnen werden können hingegen Aluminium, Graphit und Lithium.

Inzwischen ist der Automobilhersteller Audi eine Zusammenarbeit mit Umicore eingegangen, mit dem Ziel, einen geschlossenen Kreislauf für Hochvoltbatterien zu entwickeln. Im Fokus soll dabei die Wiederverwertung alter Akkumaterialien stehen. Bislang existieren jedoch noch keine konkreten Ergebnisse.

Ansatz 2: Akkus verschrotten

Lithium-Ionen-Batterien sind leicht entzündlich. Möchte man sie verschrotten, dann muss dies unter Stickstoff geschehen, wie es das deutsche Chemieunternehmen Duesenfeld praktiziert. Aus dem geschredderten Material lassen sich dann die einstigen Rohstoffe Nickel, Mangan, Kobalt, Lithium und Graphit zurückgewinnen. Nachdem diese Rohstoffe in eine Reproduktion gehen, lassen sich daraus neue Antriebsakkus herstellen.

Das deutsche Chemieunternehmen vermeldet stolz, dass sich durch dieses Verfahren 96 Prozent der Batteriebestandteile einem neuen Kreislauf zuführen lassen und sich gleichzeitig der CO2-Fußabdruck beim Herstellen neuer Akkus um 40 Prozent im Vergleich zur Neuproduktion verringert.

Der Gesetzgeber ist beim Batterierecycling gefordert

Das Batteriegesetz aus dem Jahr 2009 schreibt vor, dass 50 Prozent des Materialanteils in Batterien wiederverwendet werden müssen. Dabei zählt einzig und allein das Gewicht als Faktor und nicht die Art oder Menge der recycelten Rohstoffe. Die erforderliche Gewichtsmasse von 50 Prozent lässt sich allein durch das Entfernen von Gehäuse und Komponenten erreichen, die in der Regel aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff bestehen. Wichtig ist es aber vor allem, auch an die kritischen Rohstoffe der Batterien zu gelangen. Dieses Ziel wird durch die Gesetzesauflage bisher jedoch klar verfehlt.

Daher fordern Experten eine Überarbeitung der EU-Richtlinie aus dem Jahr 2006, in denen das Recycling von Altbatterien gesetzlich geregelt ist. Die EU-Richtline stammt immerhin aus einer Zeit, in der es weder Elektroautos noch Lithium-Ionen-Akkus in der entsprechenden Größenordnung und Menge gab. So soll die EU-Regulierung das Ziel verfolgen, mindestens 90 Prozent der Zielelemente wie Kobalt, Lithium oder Graphit zurückzugewinnen.

Ausblick und Prognose in der Elektromobilität

Bereits Anfang des Jahres 2019 stieg der Bestand an Elektrofahrzeugen weltweit auf mehr als 5,6 Millionen. Absolut gesehen mag dies nicht viel sein, bedeutete jedoch einen Zuwachs von über 60 Prozent im Vergleich zum Vorjahr. Hierzulande sind aktuell über 140.000 Elektrofahrzeuge auf den Straßen unterwegs.

Allein in Deutschland wird sich der Bestand an Elektrofahrzeugen bis zum Jahr 2025 auf bis zu drei Millionen Stück erhöht haben, wie aus der Prognose der Nationalen Plattform Zukunft der Mobilität hervorgeht. Elektromobilität ist also längst keine Nischen-Technologie mehr, sondern wird mehr und mehr Einzug in den Alltag von uns allen halten.

Fazit: Der Großteil der Akkus in Elektrofahrzeugen wird auch in naher Zukunft noch ausreichend Leistung erbringen, um in Elektroautos oder Second-Life-Anwendungen eingesetzt zu werden. Daher wird es noch eine gewisse Zeit dauern, ehe größere Stückzahlen an ausrangierten Akkus bereit fürs Recycling sind. Um diesen Zeitpunkt jedoch nicht zu verschlafen, braucht es klare regulatorische Rahmenbedingungen, um ein möglichst effizientes Batterien Recycling voranzutreiben. Nur dann ist man ausreichend aufgestellt, wenn Elektromobilität zu einem Massenmarkt geworden ist.