Batterijen hergebruiken of recyclen? Waarom onderzoekers het nog niet eens zijn

In de toekomst zal een duurzamer en fossielvrij tijdperk een aanzienlijk grotere vraag naar batterijen met zich meebrengen. Neem de transportsector: in het volgende decennium neemt het aantal elektrische voertuigen - en dus het aantal batterijen - naar verwachting met meer dan 200 miljoen toe. Dat zijn heel veel batterijen. De vraag hoe deze batterijen moeten worden behandeld, wordt een steeds belangrijker onderwerp. De laatste jaren zijn er twee verschillende benaderingen ontstaan: recycling en hergebruik. 

Recycling betekent onafhankelijkheid

Recycling is gebaseerd op het hergebruik van metalen die uit batterijen worden gehaald. Door ontladen batterijen te onderwerpen aan extreem hoge temperaturen (bekend als pyrometallurgie) of, tegenwoordig meer gebruikelijk, chemische oplossingen (bekend als hydrometallurgie), worden de verschillende metalen in batterijen gescheiden. 

Leá Rouquette, een promovendus in Energie en Materialen, Chemie en Chemische Technologie aan de Chalmers Universiteit in Göteborg, benadrukt het belang van het recyclen van materialen in batterijen: "Ik begrijp niet waarom je niet zou proberen om de verschillende grondstoffen in batterijen te recyclen. Al deze echt waardevolle en kritieke elementen veroorzaken milieuschade en sociaal-politieke problemen. Door deze materialen te recyclen verbeteren we de beschikbaarheid en vergroten we de onafhankelijkheid van Europa op het gebied van batterijproductie. Meer recycling betekent dat we minder afhankelijk zijn van landen buiten Europa met slechtere arbeidsomstandigheden", zegt Rouquette.  

De Franse onderzoeker heeft in samenwerking met Associate Professor Martina Petranikova onlangs succesvolle tests uitgevoerd met een nieuwe methode waarbij oxaalzuur wordt gebruikt op een concentraat van actief materiaal uit vermalen batterijen uit elektrische voertuigen. Met deze methode werd 99 procent van het lithium en al het aluminium teruggewonnen.  

Men hoopt deze metalen te kunnen hergebruiken voor de productie van nieuwe kathode-elektroden, hoewel er nog vooruitgang moet worden geboekt voordat de methode kan worden opgeschaald. 

Leá Rouquette is onderzoeker aan de Chalmers University of Technology in Zweden. Foto: Anna Lena Lundqvist

Methode met veel potentieel

De tweede benadering - hergebruik - richt zich op het volledig benutten van het batterijvermogen. Dit is vandaag de dag niet altijd het geval. Wanneer de batterij van een elektrisch voertuig als leeg wordt beschouwd, kan er nog 70 tot 80 procent van de capaciteit over zijn. Het snelle verbruik van smartphones is een ander voorbeeld, waarbij telefoons worden vervangen lang voordat de batterijen leeg zijn. 

Om een groter deel van de capaciteit van een batterij te gebruiken, kun je bijvoorbeeld batterijen verzamelen en samenvoegen tot batterij-energieopslagsystemen (Battery Energy Storage Systems, BESS) voor gebruik in andere toepassingen.  

Balkumar Balasingam, professor aan het Department of Electrical & Computer Engineering van de Universiteit van Windsor in Ontario, Canada, heeft onderzoek gedaan naar hergebruik en BESS en ziet een aanzienlijk potentieel in de methode: “Batterijen van elektrische voertuigen kunnen op veel manieren worden hergebruikt. Om een elektrisch voertuig (EV) aan te drijven heb je zeer hoge vermogensbelastingen nodig, terwijl je in veel andere toepassingen veel minder nodig hebt. Kleine scooters kunnen bijvoorbeeld EV-batterijen hergebruiken. Ze kunnen ook worden gebruikt in een elektriciteitsnet." 

Gewenste toepassing is belangrijkste factor

Uiteindelijk is de gewenste toepassing de belangrijkste factor bij het bepalen of een batterij moet worden hergebruikt of gerecycled. Martina Petranikova: "Je zou kunnen stellen dat als iets gemaakt is, het zo lang mogelijk gebruikt moet worden, maar er zijn meer manieren om ernaar te kijken." 

Een ander perspectief is dat we bijvoorbeeld een tien jaar oude batterij met kobalt nemen en daar nieuwe batterijen van maken met betere technische eigenschappen dankzij technologische vooruitgang. 

Op de vraag welke van deze methoden belangrijker zal zijn, is het antwoord misschien: beide.  
 
Balasingam benadrukt het belang van recycling na hergebruik: "Zelfs na hergebruik moet een batterij naar de recycling omdat al de grondstoffen er uiteindelijk uit moeten. En de technologie is er. Is het op dit moment efficiënt? Nee, nog niet, en recycling kost nu veel energie, maar groeit en ontwikkelt zich snel. Voor de toekomst kunnen we voor batterijen stellen dat gebruik, gebruik in een andere toepassing en recycling waarschijnlijk de beste oplossing is."