In Europa schreibt die Richtlinie 2006/66/EG über Batterien und Akkumulatoren vor, dass das Recycling von Lithium-Ionen-Elektroautobatterien mindestens 50% betragen muss. Es ist auch verboten, Elektroautobatterien zu vernachlässigen oder zu verbrennen.
In Frankreich besteht der Recyclingsektor hauptsächlich aus zwei Unternehmen: SNAM (Société Nouvelle d’Affinage des Métaux) in Rhône und Euro Dieuze in Moselle.
Schritte des Recyclings einer Elektroauto-Batterie
1. Sammlung und Demontage der Batterie
Batterien werden zunächst in spezialisierten Zentren gesammelt, um mit der Demontage jedes Elements fortzufahren.
Der erste Schritt besteht darin, die Batterie vollständig zu entladen und dann aus dem Fahrzeug zu entfernen, was etwa eine Stunde Arbeitszeit in Anspruch nimmt. Diese Operation kann entweder direkt vom Automobilhersteller, von einem spezialisierten Schrottplatz oder von der Recyclingfirma durchgeführt werden.
Der nächste Schritt ist die Demontage der Batterie, die größtenteils direkt im Recyclingwerk erfolgt. Die Batterie muss in einem Transportbehälter verpackt werden, um vom Entnahmezentrum zu einem spezialisierten Batterierecyclingzentrum transportiert zu werden.
Die Demontagephase ist recht mühsam, da eine Batterie aus mehreren Modulen besteht, von denen jedes Hunderte von einzelnen Lithium-Ionen-Zellen enthält. Zum Beispiel besteht ein Renault Zoe aus 48 metallischen Modulen, von denen jedes einzeln geöffnet werden muss, um die darin enthaltenen Metalle zu extrahieren.
Während der Demontage der Batterie wird jedes Teil sortiert, und jede Komponente wird unterschiedlich recycelt. Es gibt elektronische Komponenten, strukturelle Elemente, Plastik und natürlich Metalle: Jedes Element wird in einem geeigneten Recyclingprozess verarbeitet.
Unternehmen, die sich auf Batterien für Elektroautos spezialisiert haben, verarbeiten hauptsächlich Lithium-Ionen-Zellen, die Lithium, Kobalt, Nickel oder Mangan enthalten. Das Ziel ist es, all diese Elemente für das Recycling zu trennen, wobei verschiedene Verfahren, einschließlich Zerkleinern, verwendet werden.
Zerkleinern und Metallbehandlung
Verschiedene Techniken wie Zerkleinern, Hydrometallurgie oder Pyrometallurgie werden verwendet, um die Metalle aus den Batteriezellen zu extrahieren.
Das Zerkleinern dient dazu, die Elemente aus den Elektrodenzellen zu trennen: Die Maschinen erzeugen kleine Stücke von Kupfer, Aluminium oder Kunststoff. Das Zerkleinern produziert auch ein schwarzes Pulver, das alle aktiven Materialien der Zelle wie Lithium, Kobalt oder Nickel enthält.
Diese seltenen Metalle können durch physiko-chemische Prozesse getrennt werden: In der Praxis verbringt das schwarze Pulver etwa eine Woche in einem chemischen Tank, und am Ende findet man zum Beispiel Nickelstücke. Dies wird als Hydrometallurgie bezeichnet, eine Technik, bei der Eisenmetalle magnetisch von Nichteisenmetallen getrennt werden.
Neben den kombinierten Zerkleinern- und hydrometallurgischen Techniken kann auch die Pyrometallurgie eingesetzt werden. Diese Methode beinhaltet das Einführen der Lithium-Ionen-Zellen in Pyrolyseöfen, sodass sie auf hohe Temperaturen gebracht werden und die Metalle durch Kondensation getrennt werden. Aus diesem Verfahren resultieren drei Produkte: Eisenmetalle, Nichteisenmetalle und Schlacke.
Nachdem die Metalle getrennt wurden, müssen sie gereinigt und in den festen Zustand zurückgeführt werden, um wiederverwendet zu werden.
3- Rückgewinnung und Wiederverwendung von Rohstoffen
Der ganze Zweck dieser verschiedenen Zerkleinerungs- oder pyrometallurgischen Techniken besteht darin, Rohstoffe für die Nutzung in anderen Industrien zurückzugewinnen. Die verschiedenen Metalle werden daher in den festen Zustand zurückgeführt, um das zu erhalten, was Fachleute als „Kuchen“ bezeichnen.
Nichteisenmetalle wie Kupfer, Nickel oder Aluminium werden in sauren Lösungen veredelt, um sie in der Metallurgie zu verwenden. Zum Beispiel wird Nickelhydroxid zur Herstellung von Edelstahl oder einer Legierung verwendet, die in alltäglichen Produkten wie Küchenmesserblättern oder Garagentor-Schienen eingesetzt werden kann.
Eisenmetalle hingegen werden für die Stahlherstellung verwendet, insbesondere für Luxusmesser oder in TGV-Bremsen.
Abschließend führen die Behandlungen der Metalle zur Bildung von Schlacken, die Nebenprodukte aus der Hochtemperatur-Schmelze der Metalle in flüssiger Form sind. Diese Schlacken können bei der Herstellung von Steinwolle verwendet werden und sind als Straßenauffüllmaterial oder als Rohstoff für Zement geschätzt.
Diese Metalle werden auch als Rohstoffe für die Herstellung neuer Elektroauto-Batterien verwendet. Die Herausforderung des Kurzschlus-Recyclings besteht darin, eine Art europäische Unabhängigkeit beim Zugang zu diesen Rohstoffen zu gewährleisten, die aus anderen Ländern stammen. Die Akteure der Industrie streben an, eine Kreislaufwirtschaft zu etablieren, um den Transport und insbesondere die Gewinnung dieser seltenen Metalle zu reduzieren.
Jedoch sind recycelte Metalle nicht rein genug, um in der Batterieherstellung wiederverwendet zu werden. Deshalb haben Wissenschaftler eine chemische Lösung entwickelt, um Metalle ultrarein zu machen: dies ist die Firma Solvay, die ein Werk in La Rochelle betreibt. Das Unternehmen behandelt diese Metalle in chemischen Tanks, um ihnen eine Reinheit von über 99% zu verleihen.
Der Prozess ist noch nicht rentabel, aber die Industriellen sind optimistisch und glauben, dass dies mit der zunehmenden Anzahl von zu recycelnden Batterien in den kommenden Jahren der Fall sein wird.
Nicht recycelte Abfälle aus dem Recycling von Elektroauto-Batterien
Zunächst einmal sollte beachtet werden, dass nicht alle Batterien recycelt werden. Viele Hersteller suchen tatsächlich nach Lösungen, um den Batterien ihrer Elektroautos ein zweites Leben zu geben, insbesondere durch stationäre Nutzung und Energiespeicherung.
Diese Lösung wird angewendet, wenn die Batterie noch nutzbare Energie enthält. Andernfalls legt die oben genannte europäische Richtlinie fest, dass die Hersteller für ihre Batterien verantwortlich sind und diese entweder selbst oder durch eine spezialisierte Batterie-Recyclingfirma recyceln müssen.
Jedoch können nicht alle Elemente einer Batterie recycelt werden. Es gibt Restbestandteile, die im Vergleich zu den Recyclingkosten keinen ausreichenden Wert haben. Kunststoffe, Kohlenstoffe, Graphite oder Partikel, die während des Recyclings durch Schornsteine gefiltert werden, müssen in spezialisierten Deponien vergraben werden.
Laut einem Interview mit SNAM für Automobile Propre können „2% des Abfalls aus dem Recycling nicht wiederverarbeitet werden und werden auf Deponien geschickt […] etwa 20-30 Tonnen pro Jahr von 6000 Tonnen“. Andere Quellen nennen möglicherweise Zahlen von bis zu 10% des Deponieabfalls.
Die verursachte Verschmutzung
Je nach verwendeten Methoden kann das Recycling einer Elektroauto-Batterie Verschmutzung verursachen. Dies ist insbesondere bei der Pyrometallurgie der Fall, bei der Hochtemperaturofensysteme viel Energie verbrauchen und Treibhausgase, insbesondere CO2, emittieren.
Dennoch innoviert der Recyclingsektor in Europa, um umweltfreundlichere Lösungen anzubieten. Ein Beispiel ist das ReLieVe-Projekt (Recycling von Li-Ionen-Batterien für Elektrofahrzeuge), das von Suez, Eramet und BASF geleitet wird und bis 2025 100% der Batterien mit einem innovativen Verfahren recyceln möchte.
Auch die deutsche Firma Duesenfeld ist erwähnenswert, die eine Kalt-Recycling-Methode verwendet, die 70% weniger Energie verbrauchen würde und 85% der Materialien für neue Batterien wiederaufbereiten kann.
Wenn Sie mehr über diesen vielversprechenden Sektor erfahren möchten, laden wir Sie ein, unseren Artikel über das Recycling von Elektroauto-Batterien im Jahr 2020 zu lesen.