Batterien wiederverwenden oder recyceln? Warum Forscher sich nicht einig sind

In Zukunft wird ein nachhaltigeres und fossilfreies Zeitalter eine deutlich höhere Nachfrage nach Batterien mit sich bringen. Nehmen wir den Transportsektor: In den nächsten zehn Jahren wird die Zahl der Elektrofahrzeuge - und ihrer Batterien - voraussichtlich um mehr als 200 Millionen steigen. Das sind eine Menge Batterien.

Die Frage, wie diese Batterien gehandhabt werden sollen, wird zu einem immer heißeren Thema werden. In den letzten Jahren haben sich zwei unterschiedliche Ansätze herauskristallisiert: Recycling und Wiederverwendung.

Recycling basiert auf der Wiederverwendung der aus den Batterien gewonnenen Metalle. Indem entladene Batterien entweder extrem hohen Temperaturen (bekannt als Pyrometallurgie) oder, was heute üblicher ist, chemischen Lösungen (bekannt als Hydrometallurgie) aussetzt werden, werden die verschiedenen in den Batterien enthaltenen Metalle getrennt.

Leá Rouquette, Doktorandin. Foto: Anna Lena Lundqvist

Recycling bedeutet Unabhängigkeit

Leá Rouquette, Doktorandin für Energie und Materialien, Chemie und Chemieingenieurwesen an der Chalmers Universität in Göteborg, betont die Bedeutung des Recyclings der in Batterien enthaltenen Materialien:

„Ich verstehe nicht, warum nicht versucht wird, die verschiedenen in Batterien enthaltenen Rohstoffe zu recyceln. Alle diese wirklich wertvollen und kritischen Elemente sind mit Umweltschäden und gesellschaftspolitischen Problemen verbunden. Indem wir diese Materialien recyceln, verbessern wir ein wenig ihre Verfügbarkeit und erhöhen die Unabhängigkeit Europas bei der Batterieproduktion. Mehr Recycling bedeutet, dass wir weniger von Ländern außerhalb Europas mit schlechteren Arbeitsbedingungen abhängig sind", sagt Rouquette.

Die französische Forscherin hat in Zusammenarbeit mit der Associate Professorin Martina Petranikova vor kurzem erfolgreich ein neues Verfahren getestet, bei dem Oxalsäure für das Konzentrat von aktivem Material aus Altbatterien von Elektrofahrzeugen verwendet wird. Mit dieser Methode konnten 99 Prozent des Lithiums und das gesamte Aluminium zurückgewonnen werden. Die Hoffnung ist, diese Metalle für die Herstellung neuer Kathodenelektroden wiederverwenden zu können, auch wenn noch Fortschritte gemacht werden müssen, bevor das Verfahren in größerem Maßstab eingesetzt werden kann.

Der zweite Ansatz - Wiederverwendung - konzentriert sich auf die vollständige Nutzung der Batterieleistung. Dies ist heute nicht immer der Fall. Wenn die Batterie eines Elektrofahrzeugs als erschöpft gilt, können noch 70 bis 80 Prozent ihrer Kapazität übrig sein. Ein weiteres Beispiel ist der schnelle Verbrauch von Smartphones, die lange vor der Erschöpfung ihrer Batterien ausgetauscht werden.

Um einen größeren Teil der Kapazität einer Batterie zu nutzen, kann beispielsweise Batterien gesammelt und sie zu Batterie-Energiespeichersystemen (BESS) zusammengesetzt werden, die in anderen Bereichen eingesetzt werden können.

Eine Methode mit großem Potenzial

Balkumar Balasingam, Professor an der Fakultät für Elektro- und Computertechnik der Universität Windsor in Ontario, Kanada, hat die Wiederverwendung und BESS erforscht und sieht ein großes Potenzial für diese Methode: „Elektrofahrzeugbatterien können in vielerlei Hinsicht wiederverwendet werden. Um ein Elektroauto zu betreiben, braucht es eine sehr hohe Leistung, während für viele andere Anwendungen viel weniger benötigt wird. Zum Beispiel können kleine Motorroller die Batterien von Elektrofahrzeugen wiederverwenden. Sie könnten auch in einem Stromnetz verwendet werden.

Letztendlich ist die gewünschte Anwendung der entscheidende Faktor bei der Entscheidung, ob eine Batterie wiederverwendet oder recycelt werden soll. Wie Petranikova sagt: „Wir könnten argumentieren, dass etwas, das hergestellt wurde, so lange wie möglich verwendet werden sollte, aber es gibt mehr Möglichkeiten, es zu betrachten."

Eine andere Sichtweise ist, dass beispielsweise eine 10 Jahre alte kobalthaltige Batterie genommen und daraus neue Batterien mit besseren technischen Eigenschaften aufgrund des technologischen Fortschritts hergestellt werden sollte. Auf die Frage, welche dieser Methoden wichtiger sein wird, könnte die Antwort lauten: beide.

Balasingam unterstreicht die Bedeutung des Recyclings nach der Wiederverwendung: „Auch nach der Wiederverwendung sollte eine Batterie dem Recycling zugeführt werden, da all diese Rohstoffe am Ende entnommen werden müssen. Und die Technologie ist vorhanden. Ist sie so effizient, wie sie sein kann? Nein, noch nicht, und im Moment ist sie sehr energieaufwändig, aber sie wächst und entwickelt sich schnell. In Zukunft wäre es am besten, eine Batterie zu verwenden, sie in einer anderen Anwendung wiederzuverwenden und sie dann zu recyceln."