Neue Recycling-Methode

Wohin mit den alten Akkus der E-Autos?

Von Johannes Winterhagen
 - 11:35
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Am Anfang seines Lebens steckt er voller Energie. Doch mit den Jahren schwinden die Kräfte. Wer sich regelmäßig bewegt, ohne sich völlig zu verausgaben, hält sich zwar länger fit. Doch irgendwann kommt der Zeitpunkt, an dem es gilt, mit der Hetze des Berufslebens aufzuhören. Für den Lithium-Ionen-Akku, den auf absehbare Zeit einzig tauglichen Energiespeicher für die Elektromobilität, bedeutet das: Fortan ein Dasein als stationärer Energiespeicher zu führen, zusammengepfercht auf dem Altenteil in Form einer Lagerhalle.

Etablierte Autohersteller und Newcomer arbeiten schon an Vermarktungskonzepten für das zweite Leben der Batterie. Und auch Recycling-Verfahren sind schon in der Erprobung. Obwohl derzeit noch wenige Elektroautos auf den Straßen fahren, ist es klug, darüber nachzudenken, was eines Tages mit den Batterien der Fahrzeuge passieren soll. Denn in Akkus stecken wertvolle Materialien wie Kobalt, das auf der Kathodenseite für hohe Speicherfähigkeit sorgt.

Ein Auto emittiert zehn Tonnen Kohlendioxid

Das Schwermetall ist ein Nebenprodukt aus der Nickel- und der Kupferproduktion – und der Verbrauch könnte einer kürzlich veröffentlichten MIT-Studie zufolge bei steigender Nachfrage zu ernsthaften Materialengpässen führen.

Hinzu kommt: Die Batterie bestimmt wesentlich über die Klimabilanz des Elektroautos. Georg Bäuml, Spezialist für Lebenszyklusanalysen bei Volkswagen, rechnete auf einer Fachtagung Anfang Dezember vor: Selbst wenn ein elektrischer Golf ausschließlich mit Strom aus regenerativen Quellen versorgt wird, emittiert er im Lauf eines 200 000 Kilometer dauernden Autolebens etwa 10 Tonnen Kohlendioxid (umgerechnet also 50 Gramm CO2 je Kilometer).

Grund dafür ist die „graue Energie“, die für die aufwendige Herstellung des Autos benötigt wird. Rund die Hälfte dieser Energie entfällt auf die Gewinnung der Akku-Materialien und die Herstellung der Batteriezellen. Je größer die elektrische Reichweite des Fahrzeugs und damit die Batterie ausfällt, desto ausgeprägter ist dieser Effekt.

Der Akku im Elektroauto ist, verglichen mit den in Elektrogeräten oder Mobiltelefonen verbauten Speichern, relativ langlebig. Rund 80 Prozent der ursprünglichen Speicherdichte, so ein gängiges Auslegungsziel, sollten nach 200 000 Kilometern noch immer vorhanden sein, zumindest wenn der Strom geruhsam an der heimischen Ladevorrichtung und nicht regelmäßig an Schnellladesäulen getankt wurde.

Eine Weiterverwertung als stationärer Speicher kann dazu beitragen, ein vorrangig auf der volatilen Sonnen- und Windenergie basierendes, dezentrales Energiesystem zu stabilisieren. Technische Herausforderungen liegen dabei eher in der für die Steuerung benötigten Elektronik als darin, ehemalige Autobatterien zusammenzuschalten und zu lagern.

Aus der an sich guten Idee ein funktionierendes Geschäftsmodell zu machen ist allerdings nicht einfach. Autohersteller sind nun mal keine Energieversorger. So wird in der Branche mit verschiedenen Allianzen experimentiert. BMW zum Beispiel hat mit dem Heizungsanbieter Viessmann ein Gemeinschaftsunternehmen gegründet. Doch so sinnvoll es ist, zunächst über eine Wiederverwendung nachzudenken: Die einzelnen Zellen in einer Batterie sind wie eine Lichterkette am Christbaum in Reihe geschaltet. Ist eine Zelle schadhaft, muss sie ausgetauscht werden, sonst geht nichts mehr. Irgendwann lohnt das nicht mehr, die Entsorgung steht an.

Ziel ist es dann, einen möglichst hohen Anteil der Werkstoffe wiederzuverwerten. Einen geeigneten Prozess erprobt der belgische Konzern Umicore schon heute in Antwerpen an einer kleinen Anlage, die maximal 7000 Tonnen im Jahr durchschleusen kann.

Da Altbatterien aus Elektrofahrzeugen noch Mangelware sind, werden vor allem Lithium-Ionen-Akkus kleiner Elektrogeräte verarbeitet. Der Prozess besteht in drei aufeinanderfolgenden Schritten. Zunächst wird die Batterie demontiert. Großflächige Bauteile – etwa das aus Stahl oder Aluminium bestehende Gehäuse – werden direkt dem Recycling zugeführt.

Die in Modulen zusammengefassten Zellen kommen hingegen in einen Hochofen und werden bei hohen Temperaturen eingeschmolzen. Die Rückgewinnung der metallischen Wertstoffe Kobalt, Kupfer und Nickel ist dabei relativ einfach zu realisieren, da sich aufgrund unterschiedlicher Schmelzpunkte und Dichten gut zu trennende flüssige Metallphasen bilden. So sind mehr als 95 Prozent des in einem Akku enthaltenen Kobalts auf diesem Weg zurückzuholen.

Zurück bleibt eine Schlacke, die überwiegend aus Lithium, aber auch Rückständen von Aluminium und Eisen besteht. Verarbeitet wird sie in einem weiteren Prozessschritt, der vor allem dazu dient, das Lithium zurückzugewinnen. Viel mehr, als dass es sich um einen spezielles hydrometallurgisches Verfahren handelt, will Umicore nicht preisgeben. Solche Verfahren können beispielsweise darin bestehen, einen Stoff bei niedrigen Temperaturen durch die Zugabe von Reaktionspartnern aus einer Lösung zu gewinnen.

Dies könnte erfolgen, indem die Bildung von Lithiumcarbonat provoziert wird. Nun kommen zwar verschiedene Studien zu dem Ergebnis, dass die weltweiten Lithium-Ressourcen auch für hohe Marktanteile von Elektroautos ausreichen. Doch auch hier sind Gewinnung und Transport mit hohem Energieaufwand verbunden. Umicore-Experte Christian Hagelüken schätzt, dass eine vollständig aus recycelten Werkstoffen hergestellte Batterie den Energieaufwand für die Produktion um 50 Prozent reduzieren könnte.

Viertel von Europas Elektronikschrotts wird illegal exportiert

Allerdings ist es nicht nur eine Frage der Technik, ob sich das Batterierecycling flächendeckend durchsetzt – oder ob die Akkus wie anderer Elektronikschrott über dunkle Kanäle das Land verlassen. 25 bis 30 Prozent des in Europa anfallenden Elektronikschrotts werden nach Schätzung der Deutschen Akademie für Technikwissenschaften (Acatech) illegal exportiert.

Bei einem Elektroauto ist die Lage noch komplizierter: Gebrauchtwagen mit Verbrennungsmotor aus deutscher Herkunft sind ein Exportschlager, ihr zweites Leben ohne gestrengen TÜV verbringen sie auf dem afrikanischen Kontinent und sichern dort die Alltagsmobilität vieler Menschen. Muss eines Tages der außereuropäische Export von Elektroautos verboten werden? Oder gelingt es, ein weltweites Rücknahmesystem zu installieren? Noch hat die Politik Zeit, Antworten auf diese Fragen zu finden.

Quelle: F.A.S.
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