Im Projekt MoLIBity werden seit 2023 Methoden und Konzepte zur Rckgewinnung von Rohstoffen aus gebrauchten Batterien untersucht. Die Zwischenergebnisse sind laut den Verantwortlichen vielversprechend.
Will man Lithium und andere kritische Rohstoffe aus Batterien zurckgewinnen, mssen verschiedene Dinge in Hand funktionieren von der Batteriercknahme beziehungsweise Abfallsammlung bis zum Recycling. Einerseits braucht es technische Lsungen, die eine mglichst kosteneffiziente Extraktion der jeweiligen Materialien aus dem Inneren der Batterie der sogenannten Schwarzmasse, einem nach dem Zerkleinern entstehenden Zwischenprodukt ermglichen. Zudem sind Anleitungen zur sicheren Demontage, beispielsweise mittels des digitalen Produktpasses, ntig.
Diesen vielfltigen Themen widmen sich Forscher im Projekt MoLIBity unter der Leitung von Fraunhofer Austria. Erste Zwischenergebnisse zeigen: Die Anforderungen im geplanten Produktpass decken sich gut mit den Bedrfnissen der Recycling-Industrie hinsichtlich Batteriesicherheit und Materialzusammensetzung. Und auch bei den technischen Methoden gibt es Fortschritte.
Das Lithium-Recycling aus Batterien ist aufgrund der hohen Volatilitt des Lithiumpreises mit wirtschaftlicher Unsicherheit behaftet. Daher gibt es in Europa bislang nur wenige Anlagen zur Rckgewinnung von Lithium aus Altbatterien im industriellen Mastab, wobei die wirtschaftliche Tragfhigkeit fraglich bleibt, erklrt Andreas Muth, Leiter des von der sterreichischen Forschungsfrderungsgesellschaft mbH (FFG) gefrderten Projekts MoLIBity bei Fraunhofer Austria.
„Es besteht dringender Handlungsbedarf“
Die EU-Batterieverordnung schreibt sptestens bis zum 31.12.2027 eine Extraktion von mindestens 50 Prozent des enthaltenen Lithiums vor. Es besteht dringender Handlungsbedarf, um die industriellen Prozesse zeitgerecht hochzuziehen, damit diese Quote erfllt werden kann, betont Muth.
Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Verbesserung der technischen Verfahren – denn gelingt es, bei der Extraktion Energie und Aufwand einzusparen, wird das Recycling wirtschaftlicher. Das Fraunhofer-Institut fr Keramische Technologien und Systeme (IKTS) ist einer der sechs Konsortialpartner im Projekt und widmet sich genau dieser Herausforderung.
Das sogenannte COOL-Verfahren (CO-basierte Lithiumextraktion), ein von der TU Bergakademie Freiberg patentiertes Verfahren, ermglicht eine Lithiumrckgewinnung aus Batterie-Aktivmaterialien ohne den Einsatz umweltbelastender Suren. In den Versuchen wurde nun festgestellt, dass das Verfahren auch ohne die energieintensive, berkritische CO-Phase zufriedenstellende Rckgewinnungsraten ermglicht.
Sandra Pavon, Gruppenleiterin Hydrometallurgisches Recycling und Rohstoffchemie am Fraunhofer IKTS: Das Verfahren ist in der Lage nur mit Wasser und CO2 Lithium frhzeitig aus der Schwarzmasse fast vollstndig zu extrahieren. Mit den im Projekt MoLIBity erreichten Optimierungen, ist es uns gelungen, gegenber den ursprnglichen Prozessparametern die Reaktionszeit zu halbieren und gleichzeitig den Energieverbrauch um 20 % zu senken. Bei gleichbleibend hoher Lithiummobilisierung von ber 85 % konnte die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens somit deutlich gesteigert werden.
Im Rahmen des Projekts wird durch die BOKU University eine kobilanzierung des Prozesses durchgefhrt, um die potenziellen kologischen Umweltwirkungen, wie den CO2-Fuabdruck, entlang der gesamten Wertschpfungskette antizipativ abschtzen zu knnen. Hierbei wird auch die Lieferkette der Batterierohstoffe, der durch die frhzeitige Li-Extraktion (CO2-Laugung) ermglichte Wiedereinsatz von Recyclingmaterialien sowie die Entsorgung nicht-rezyklierbarer Reststoffe betrachtet.
Die Forscher von Fraunhofer Austria widmeten sich der Frage, ob die im Entwurf fr den Batteriepass geplanten Vorgaben auch tatschlich das liefern, was die Recycling-Industrie bentigt. In standardisierten Interviews mit Vertretern verschiedener Unternehmen wurden die aus Sicht der Industrie notwendigen Informationen fr das Recycling erhoben. Der Abgleich mit dem Entwurf zeigte ein positives Ergebnis: Die bereinstimmung des Informationsgehalts im digitalen Batteriepass mit aktuellen Bedarfen der Recycling-Industrie ist hoch.
„Recycling wird in zehn Jahren anders ablaufen als heute“
Verbesserungspotenzial wurde im Hinblick auf Zukunftstechnologien festgestellt. Der Batteriepass in seiner jetzigen Form wird der Industrie der Zukunft mglicherweise nicht gerecht: Recycling wird in zehn Jahren anders ablaufen als heute. Es ist mit einem hheren Automatisierungsgrad zu rechnen, etwa bei der Entladung oder Demontage. Das sollte auch beim Batteriepass bercksichtigt werden, so Projektleiter Muth.
Auch die Saubermacher Dienstleistungs AG beschftigt sich im Rahmen des Projekts mit dem Thema Produktpass und den damit verbundenen Herausforderungen. Dabei steht insbesondere die Verbesserung der Rckverfolgbarkeit von Batterien entlang ihres gesamten Lebenszyklus sowie die Verfgbarkeit relevanter Daten fr Recycling- und Verwertungsprozesse im Fokus.
Fr uns ist es entscheidend, Informationen ber Batterien knftig besser entlang der gesamten Wertschpfungs- und Kreislaufkette verfgbar zu machen. Der Produktpass kann eine zentrale Rolle spielen, Transparenz zu schaffen und hochwertige Recyclingprozesse zu untersttzen. Langfristig verfolgen wir die Vision, auch Abflle wie beispielsweise Altbatterien mit strukturierten Informationen zu begleiten. Sie sollen damit hnlich wie Produkte behandelt werden knnen, erklrt Saubermacher-CEO Andreas Opelt.
Mit der Vielfalt der Analysemethoden von Schwarzmasse beschftigte sich das Projektteam an der Montanuniversitt Leoben und BOKU University. Es wurden Laborvergleichsmessungen durchgefhrt, wobei dieselbe Schwarzmasse von 13 Institutionen aus Industrie und Wissenschaft charakterisiert wurde. Es zeigte sich eine erstaunliche Vielzahl an unterschiedlichen angewandten Analyseverfahren, berichten die Forscher. Das Ergebnis verdeutliche den Bedarf an verbindlichen Standards, um die Analyseergebnisse verschiedener Labore zuknftig besser vergleichbar zu machen.
Das Projekt MoLIBity wird durch die Forschungsfrderungsgesellschaft FFG gefrdert. Konsortialpartner sind Fraunhofer Austria, Fraunhofer-Institut fr Keramische Technologien und Systeme IKTS, Montanuniversitt Leoben, Saubermacher Dienstleistungs AG, Treibacher Industrie AG und BOKU University.
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