Will man Lithium und andere kritische Rohstoffe aus Batterien zurückgewinnen, so müssen verschiedene Dinge – von der Batterierücknahme bzw. Abfallsammlung bis zum Recycling – Hand in Hand funktionieren. Einerseits braucht es technische Lösungen, die eine möglichst kosteneffiziente Extraktion der jeweiligen Materialien aus dem Inneren der Batterie – der sogenannten Schwarzmasse, einem nach dem Zerkleinern entstehenden Zwischenprodukt – ermöglichen, zudem sind Anleitungen zur sicheren Demontage, beispielsweise mittels des digitalen Produktpasses, dringend nötig. Diesen vielfältigen Themen widmen sich Forscherinnen und Forscher im Projekt „MoLIBity“ unter der Leitung von Fraunhofer Austria. Erste Zwischenergebnisse zeigen: Die Anforderungen im geplanten Produktpass decken sich gut mit den Bedürfnissen der Recycling-Industrie hinsichtlich Batteriesicherheit und Materialzusammensetzung, und auch bei den technischen Methoden gibt es Fortschritte.
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 für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) ist einer der sechs Konsortialpartner im Projekt und widmet sich genau dieser Herausforderung. Das sogenannte COOL-Verfahren (CO₂-basierte Lithiumextraktion), ein von der TU Bergakademie Freiberg patentiertes Verfahren, ermöglicht eine Lithiumrückgewinnung aus Batterie-Aktivmaterialien ohne den Einsatz umweltbelastender Säuren. In den Versuchen wurde nun festgestellt, dass das Verfahren auch ohne die energieintensive, überkritische CO₂-Phase zufriedenstellende Rückgewinnungsraten ermöglicht.
Ökobilanz entlang der gesamten Wertschöpfungskette betrachen
Im Rahmen des Projekts wird durch die BOKU University eine Ökobilanzierung (LCA) des Prozesses durchgeführt, um die potenziellen ökologischen Umweltwirkungen, wie z. B. den CO2-Fußabdruck, entlang der gesamten Wertschöpfungskette antizipativ abschätzen zu können. Hierbei wird auch die Lieferkette der Batterierohstoffe, der durch die frühzeitige Li-Extraktion (CO2-Laugung) ermöglichte Wiedereinsatz von Recyclingmaterialien sowie die Entsorgung nicht-rezyklierbarer Reststoffe betrachtet. Die Forscher von Fraunhofer Austria widmeten sich der Frage, ob die im Entwurf für den Batteriepass geplanten Vorgaben auch tatsächlich das liefern, was die Recycling-Industrie benötigt. In standardisierten Interviews mit Vertretern verschiedener Unternehmen wurden die aus Sicht der Industrie notwendigen Informationen für das Recycling erhoben. Der Abgleich mit dem Entwurf zeigte ein positives Ergebnis: Die Übereinstimmung des Informationsgehalts im digitalen Batteriepass mit aktuellen Bedarfen der Recycling-Industrie ist hoch. Im Fokus stehen insbesondere die Verbesserung der Rückverfolgbarkeit von Batterien entlang ihres gesamten Lebenszyklus sowie die Verfügbarkeit relevanter Daten für Recycling- und Verwertungsprozesse.
Bedarf an verbindlichen Standards
Mit der Vielfalt der Analysemethoden von Schwarzmasse beschäftigte sich das Projektteam an der Montanuniversität Leoben und BOKU University. Es wurden Laborvergleichsmessungen durchgeführt, wobei dieselbe Schwarzmasse von 13 Institutionen aus Industrie und Wissenschaft charakterisiert wurde. Es zeigte sich eine erstaunliche Vielzahl an unterschiedlichen angewandten Analyseverfahren. Das Ergebnis verdeutlicht den Bedarf an verbindlichen Standards, um die Analyseergebnisse verschiedener Labore zukünftig besser vergleichbar zu machen. Das Projekt MoLIBity wird durch die Forschungsförderungsgesellschaft FFG gefördert. Konsortialpartner sind Fraunhofer Austria, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Montanuniversität Leoben, Saubermacher Dienstleistungs AG, Treibacher Industrie AG und BOKU University.
