Lithium, Kobalt und Nickel sind gefragt – und schwer zugänglich. Ein elektrochemisches Verfahren, das Forschenr am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM entwickeln, soll helfen, knappe Rohstoffe beim Recycling von Batterien zurückzugewinnen. Auch Seltene Erden könnten sich dank der neuen Technologie künftig aus Elektroschrott extrahieren lassen.
Die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Akkus steigt. Sie sind unverzichtbar, wenn es um Elektroautos, Smartphones, Laptops geht. Laut einer Studie der Unternehmensberatung Deloitte ist der Wert der Lithiumimporte in Deutschland zwischen 2013 und 2023 von 514 Millionen Euro auf 21 Milliarden Euro gestiegen und hat sich damit etwa vervierzigfacht. Auch Rohstoffe wie Kobalt oder Nickel sind von hoher wirtschaftlicher Bedeutung, aber nur schwer zugänglich. Ihr Import fördert globale Abhängigkeiten.
Mehr Unabhängigkeit von kritischen Rohstoffen
Im Projekt »MeGaBat – Methoden zur elektrochemischen Gewinnung aktiver Batteriematerialien« entwickeln Forscher am Fraunhofer IFAM in Bremen dafür ein elektrochemisches Verfahren, mit dem sich Materialien wie Lithium, Kobalt und Nickel beim Recyceln von Batterien isolieren lassen. Auch Seltene Erden möchten die Forschenden so künftig zurückgewinnen. Die Idee hinter der Technologie: Das Prozesswasser, das beim Recycling von Batterien anfällt, wird in einen elektrochemischen Reaktor geleitet. Im Reaktor befinden sich zwei Elektroden, die die Forschenden am Fraunhofer IFAM mittels Siebdruck hergestellt haben. Nach Isolation des gewünschten Stoffes wird das gereinigte Wasser zurückgeführt. Werden die Elektroden entsprechend angepasst, können sie auch andere knappe Rohstoffe binden und aus dem Abwasser zurückgewinnen, zum Beispiel Kobalt, Nickel oder Kupfer.
Energieeffizient und umweltfreundlich
Im Gegensatz zu bisherigen Aufbereitungsansätzen wie dem hydrometallurgischen Verfahren, das sehr CO2– und energieintensiv ist, kommt die neue Technologie ohne Chemikalien wie Lauge oder Säure aus, benötigt weniger Energie und ist damit günstiger. Zudem lässt sich neben der Reinheit der rückgewonnen Rohstoffe auch die Effizienz des gesamten Verfahrens steigern, Schätzungen zufolge um 30 bis 40 Prozent. Im Labor des Fraunhofer IFAM haben die Forschenden die neue Technologie bereits erfolgreich erprobt, aktuell arbeitet das Team an einer großen Pilotanlage. Dort könnten sich künftig auch Seltene Erden rückgewinnen lassen, etwa aus Elektroabfällen. Neben dem Recycling von Batterien – und künftig von Elektroschrott für Seltene Erden – ist die Technologie auch für die Entsalzung von Meerwasser und Aufbereitung von Klinikabwässern interessant.
