Batterien Teil 3: Welche Recycling-Technologien gibt es? | Green ICT Courses
Franziska Maisel, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Fraunhofer IZM, erläutert im dritten Teil zum Thema Batterien innerhalb der Green ICT-Schulungsreihe die zentralen Recyclingprozesse, die mechanische und thermische Aufbereitung, Pyrometallurgie, Hydrometallurgie und die Herausforderungen des direkten Recyclings. Das Video baut auf den ersten beiden Batterie-Teilen auf, in denen es um die Grundlagen und die Zusammensetzung von Batterien sowie Recyclinggrundlagen ging.
Wie funktioniert Batterierecycling?
Das Batterie-Recycling ist ein mehrstufiger Prozess, der mechanische, thermische und chemische Verfahren kombiniert, um wertvolle Rohstoffe zurückzugewinnen. Je nach Batterietyp und Zielstoffen kann die Reihenfolge und Auswahl der Verfahren variieren.
Mechanische Aufbereitung
Batterien werden entladen und demontiert. Anschließend werden sie geschreddert, um eine Freisetzung der Wertstoffe zu ermöglichen. In nachfolgenden Klassierprozessen können Komponenten wie Stahlgehäuse, Separatorfolien sowie Aluminium- und Kupferstromableiterfolien mechanisch getrennt werden.
Thermische Behandlung
In einer sauerstoffarmen Umgebung in Kombination mit hohen Temperaturen werden brennbare Bestandteile wie Elektrolyt oder Kunststoffe durch Pyrolyse entfernt. Dadurch werden Batteriezellen deaktiviert und für die weitere Rückgewinnung vorbereitet.
Verfahren zur Rückgewinnung von Rohstoffen
Hier beginnt die eigentliche Rückgewinnung der Metalle. Je nach Zielmetall und Aufbereitungsmethode kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz:
Pyrometallurgie
Die Pyrometallurgie ist derzeit die am weitesten verbreitete Methode zur Rückgewinnung von Metallen aus Altbatterien. Dabei handelt es sich um einen Hochtemperaturprozess, bei dem Redoxreaktionen genutzt werden, um insbesondere Metalle wie Nickel, Kobalt und Kupfer zu schmelzen und zu reinigen. Andere Elemente wie Lithium, Mangan oder Aluminium, die eine hohe Sauerstoffaffinität besitzen, gehen in der Schlacke verloren und können mit diesem Verfahren nicht zurückgewonnen werden.
Der Prozess umfasst drei Schritte:
- Rösten – Beim Vorheizen auf Temperaturen unter 300 °C verdampfen flüchtige Bestandteile wie Elektrolyte.
- Schmelzen – Bei über 700 °C werden Kunststoffe zersetzt und Batteriematerialien wie Nickel, Kobalt oder Kupfer geschmolzen.
- Veredelung – Im Anschluss wird die geschmolzene Metalllegierung häufig in einem hydrometallurgischen Verfahren weiterverarbeitet, um die einzelnen Metalle voneinander zu trennen.
Hydrometallurgie
Dieses nasschemische Verfahren nutzt chemische Prozesse, um Metalle in Form von Ionen zu extrahieren. Die Methode findet bei niedrigeren Temperaturen statt und eignet sich gut zur Rückgewinnung von hochreinen Sekundärrohstoffen wie Nickel, Kobalt, Kupfer, Mangan, Lithium, Phosphor oder Aluminium. Grundlage des Verfahrens ist häufig die sogenannte »schwarze Masse«, also das Material, das nach dem Zerkleinern der Batterien übrigbleibt und die wertvollen Aktivmaterialien enthält. Der Prozess gliedert sich im Wesentlichen in drei Schritte:
- Auslaugung – Metalle werden mithilfe von Säuren in Lösung gebracht.
- Reinigung – Zielmetalle oder auch Störstoffe werden selektiv aus der Lösung entfernt.
- Rückgewinnung – Die Metalle werden anschließend aus der Lösung isoliert.
Direktes Recycling
Das direkte Recycling ist ein vergleichsweise neues Verfahren mit großem Potenzial. Es zielt darauf ab, Batteriematerialien, etwa das aktive Kathodenmaterial, Elektrolyte oder Folien, ohne Veränderung der chemischen Struktur zurückzugewinnen. Damit lässt sich der Ressourcenverbrauch deutlich senken, ebenso wie Abfallaufkommen und Emissionen.
Für mehr Informationen lohnt sich ein Blick ins Video.
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