Ein Konsortium aus sechs Partnern unter der Leitung von Fraunhofer Austria wird praxistaugliche Konzepte erarbeiten, um Lithium aus Batterien zurückzugewinnen.
Die Zahl der Elektrofahrzeuge in Österreich nimmt jedes Jahr zu und führt zu einer wachsenden Nachfrage nach Rohstoffen wie Lithium, Kobalt und Nickel. Die Gewinnung dieser Rohstoffe verursacht allerdings große Umweltbelastungen. Der steigende Bedarf an Batterien bringt zudem eine starke Importabhängigkeit; so wird nur etwa ein Prozent des benötigten Lithiums in Europa gewonnen.
Beide Probleme ließen sich durch funktionelles Recycling von Lithium-Ionen-Batterien zumindest teilweise lösen, dennoch wird beispielsweise Lithium derzeit nur in geringem Ausmaß zurückgewonnen. Ein Konsortium bestehend aus Fraunhofer Austria, Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS, Montanuniversität Leoben, Saubermacher Dienstleistungs AG, Treibacher Industrie AG und Universität für Bodenkultur Wien haben sich daher zum Ziel gesetzt, im Rahmen des von der Forschungsförderungsgesellschaft FFG geförderten Projekts MoLIBity innovative und praxistaugliche Lösungen für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln. Das soll helfen, die Umwelt zu schonen und die zukünftige Versorgung Europas mit kritischen Rohstoffen sicherzustellen.
Eine große Herausforderung
„Die Verwertung von Lithium-Ionen-Batterien am Ende ihrer Lebensdauer stellt derzeit noch eine große Herausforderung dar. In den allermeisten Fällen herrscht Unklarheit über den genauen Aufbau der Batterie, und der digitale Produktpass für Batterien, der dieses Problem lösen soll, kommt erst im Jahr 2027. Im Projekt MoLIBity möchten wir einen Prozess entwickeln, der es erlaubt, schon jetzt eine Auswahl an Daten über die Batterie abzulegen und abzurufen, um Vorbehandlungsschritte wie die Demontage sicherer zu gestalten“, erklärt Projektleiter Andreas Lehner von Fraunhofer Austria.
„Derzeit konzentrieren sich Recyclingunternehmen vorwiegend auf die werthaltigen Metalle Nickel, Kobalt und Kupfer. Um die ambitionierten Metall-Rückgewinnungsquoten der neuen europäischen Batterieverordnung zukünftig zu erfüllen, müssen Recyclingverfahren und -prozesse angepasst sowie optimiert werden. Dies betrifft vor allem das Recycling des kritischen Rohstoffs Lithium, für den eine frühzeitige Rückgewinnung unerlässlich ist, um Verluste während der folgenden Prozessierung zu vermeiden. Aus diesem Grund konzentriert sich das Fraunhofer IKTS auf die Validierung und Optimierung des patentierten COOL-Verfahrens der TU Bergakademie Freiberg im Pilotanlagenmaßstab, mit dessen Hilfe das Lithium als Lithiumkarbonat bereits zu Beginn aus Batterie-Schwarzmasse zurückgewonnen wird“, sagt Sandra Pavón, Gruppenleiterin am Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS.
18.000 Tonnen Lithium-Ionen-Batterien werden Studien zufolge ab 2030 jährlich in Österreich anfallen. Für die österreichische Abfallwirtschaft, die eine fachgerechte Entsorgung sicherstellen muss, ergibt sich dadurch eine enorme Herausforderung. Zudem müssen die Recyclingquoten der EU-Batterieverordnung eingehalten werden, die für Lithium einen elementspezifischen Recyclinganteil von mindestens 50 Prozent vorsehen.
Mit vereinter Expertise
Die Projektpartner vereinen ihre Expertise in Chemie, Materialwissenschaften, Prozessoptimierung, Ökobilanzierung sowie Abfallverwertung, um einen nachhaltigen Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien zu ermöglichen. Unter anderem sollen effiziente Verfahren zur Identifikation der Zellchemie von Batterien sowie zur Qualitätsbewertung der darin enthaltenen Schwarzmasse entwickelt werden. Zudem werden umfangreiche Entlade- und Demontageanalysen durchgeführt und eruiert, welche Informationen im digitalen Produktpass enthalten sein müssen, um relevante Optimierungen in der Prozessökonomie erzielen zu können. Hydrometallurgische Aufbereitungsprozesse sollen entwickelt und schlussendlich eine Ökobilanzierung und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung des Gesamtprozesses durchgeführt werden.
„Als führendes Recyclingunternehmen sind wir stolz darauf, Teil des wegweisenden Projekts MoLIBity zu sein, das die Kreislaufschließung von Lithium-Ionen-Batterien vorantreibt. Durch unsere Expertise in der Entladung, Demontage und Kommunikation zwischen den Stakeholdern spielen wir eine entscheidende Rolle bei der Etablierung eines effizienten und nachhaltigen Recyclingprozesses. Gemeinsam mit unseren Partnern setzen wir uns dafür ein, die Kreislaufwirtschaft zu stärken und eine nachhaltige Zukunft zu gestalten“, sagt Astrid Arnberger, Leiterin Forschung und Entwicklung bei der Saubermacher Dienstleistung AG.
Das Konsortium traf sich beim Projektpartner Fraunhofer IKTS in Freiberg. Im ersten Schritt widmen sich die Projektpartner nun ihren fachspezifischen Fragestellungen, um ihre Lösungen im weiteren Projektverlauf zu einem Gesamtkonzept zusammenzuführen.
Quelle: Fraunhofer Austria Research GmbH