Gebrauchte E-Auto-Akkus: Recycling für tickende Umweltbomben

Gebrauchte E-Auto-Akkus: Recycling für tickende Umweltbomben

"Second Life" für Elektroauto-Batterien oder Recycling: Forschungskooperation von Subermacher, KTM und AVL List

Das Recycling von Elektroauto-Akkus steckt noch in den Kinderschuhen. Recycling-Spezialisten wie das steirische Unternehmen Saubermacher bringen sich in Stellung und tüfteln an der Wiederverwertung der Batterien. Doch der Weg dazu ist steinig.

In Österreich sind erst 1,6 Prozent aller Autos mit Elektroantrieb unterwegs. Weltweit gibt es optimistischen Schätzungen zufolge erst zwei Millionen Elektroautos.

Das wird aber nicht mehr lange so bleiben. So wollen etwa Frankreich und Deutschland 2040 Verbrennungsmotoren in neuen Fahrzeugen bereits gänzlich verbieten. Manche Autohersteller haben einen noch forscheren Zeitplan. Volvo plant schon ab 2019 nur noch Elektro- oder Hybridmodelle anzubieten. Die Internationale Energieagentur schätzt, dass bis zum Jahr 2030 bereits 140 Millionen Elektroautos weltweit die Straßen befahren, wenn die Staaten das Ziel des Klimaabkommens von Paris einhalten wollen.

Offene Frage: Batterie-Recycling

Die starke Zunahme der E-Mobilität macht die Frage des Recyclings und der Entsorgung der gebrauchten Lithium-Ionen-Akkus von einem Randthema zu einer großen, offenen Frage. Alleine für den Zeitraum bis 2030 rechnet Ajay Kochhar, Chef des kanadischen Batterie-Recycling Start-ups Li-Cycle, mit einem Abfall-Volumen von elf Millionen Tonnen Lithium-Ionen-Batterien.

Die Frage, wohin mit den Batterien, wenn sie im Auto ausgedient haben wird immer drängender, umso mehr Autohersteller und Regierungen verstärkt auf diese alternative Form des Antriebs setzen. Dabei sind die in E-Bikes verbauten Batterien noch gar nicht berücksichtigt. E-Bikes sind bereits heute ein Kassenschlager. Rund jedes vierte in Österreich neu verkaufte Fahrrad ist bereits elektrisch betrieben. Und die Nachfrage steigt weiter.

Verschärfend kommt hinzu, dass Lithium-Ionen-Batterien ein Autoleben meist nicht überdauern. Im Schnitt können die Akkus in Elektroautos zehn Jahren verwendet werden, dann fehlt ihnen die Kraft, um ein Elektroauto anzutreiben und müssen sie getauscht werden.

Lithium-Ionen-Batterien: umweltschädlich und gefährlich

Nicht fachgerecht entsorgte Lithium-Ionen-Batterien sind zudem nicht ohne. Wenn sie beschädigt sind können giftige Gase entweichen oder Materialien wie Lithium oder Cobalt austreten, die Gewässer verschmutzen können. Diese Batterien sind zudem nicht so stabil wie andere. Sie verfügen über eine höhere Dichte und geben länger Strom ab.

In einem Auto oder in einem Computer sind diese Batterien, auch wenn sie alt sind, gut geschützt. "Nur bei schweren Autounfällen steigt bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen auch das Brandrisiko“, weiß Hans Roth, Eigentümer und Aufsichtsratsvorsitzender des Abfallentsorgungs- und Verwertungsunternehmen Saubermacher im Gespräch mit trend.at, "wenn sie nicht mehr entsprechend gut eingebaut sind, dann sind sie jedoch brandgefährlich." Der Grund: Der in Lithium-Ionen-Batterien enthaltene Reststrom kann Altbatterien explodieren lassen.

Aufwendiges Batterie-Recycling

Die Recyclingprozesse für Lithium-Ionen-Batterien befinden sich allerdings noch in einem frühen Stadium der Entwicklung, so wie die dafür notwendigen gesetzlichen Rahmenbedingungen und Logistikkonzepte. Das Recycling der Batterien stellt daher derzeit noch eine große Herausforderung dar.

Auch aus technischer Sicht ist das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien im Vergleich zu anderen Batterien besonders aufwendig. Das Ziel ist, die darin verbauten Materien Cobalt, Aluminium und Kupfer wiederzuverwerten. Das Lithium wird nicht einzeln herausgefiltert, sondern nur als gemischtes Nebenprodukt herausgelöst. Wollte man Lithium für sich genommen wiedergewinnen, wäre dafür ein zusätzlicher, allerdings deutlich teurer Recyclingschritt notwendig.

Wenige Recycling-Spezialisten

In Europa teilen sich den Recycling-Markt für Lithium-Ionen-Batterien bisher einige wenige Spezialisten auf. Dazu gehört der steirische Entsorgungs- und Recycling-Spezialist Saubermacher. Das Unternehmen hat sich im Sommer mit einem neuen Batterie-Recycling-Werk im deutschen Bremerhaven in Stellung gebracht und rund zehn Millionen Euro in eine Wiederverwertungsanlage investiert. Der aufwendige Recycling-Prozess dafür wurde in Zusammenarbeit mit der Uni Leoben entwickelt. Die Recycling-Quote liegt laut Roth bei einem hohen Wert von rund 70 Prozent.

Ein weiterer großer Player ist Umicore, der Wiederverwertungs-Gigant aus Belgien. Umicore recycelt unter anderem auch die Batterien der Elektrofahrzeuge von Tesla in Europa. In einer Forschungs-Kooperation mit Audi arbeitet Umicore nun an der Entwicklung eines geschlossenen Kreislaufs für Bestandteile von Hochvoltbatterien. Das Batterierecycling soll mit dem Elektroauto Audi E-tron starten. Wertvolle Bestandteile der Batterie sollen so am Ende ihres Lebenszyklus in neuen Produkten weitergenutzt werden.

Problemfall Batterien auf Deponien

Da die Zahl der recycelten Batterien aus Elektroautos noch relativ gering ist stammen die meisten derzeit recycelten Lithium-Ionen-Batterien noch von Elektronikgeräten wie Handys oder Laptops. Oft landen die Batterien jedoch oft auf Deponien, weil sie nicht ordnungsgemäß entsorgt werden. „Dabei ist jeder Elektrohändler ist verpflichtet, Batterien von Konsumartikel, zurückzunehmen“, klärt Roth, der auch Präsident des Verbandes Österreichischer Entsorgungsbetriebe ist, auf. Jeder Supermarkt ist übrigens gesetzlich ebenfalls dazu verpflichtet, Batterien für den Haushaltsgebrauch zurücknehmen.

Die Kapazitäten des Saubermacher-Batterie-Verwertungswerks in Bremerhaven sind deshalb auch erst zu zehn Prozent mit der Wiederverwertung von Lithium-Ionen-Batterien ausgelastet. „Wir können die Auslastung aber jederzeit hochfahren“, so Saubermacher-Chef Roth. Noch werden dort aber vorwiegend andere Batterien entsorgt.

Geringe Margen beim Recycling

Damit das Recyceln insgesamt effizienter wird, braucht es vor allem mehr Batterien, also mehr Elektroautos. Erst die Masse ermöglicht effektivere industrielle Verfahren. Theoretisch könnte man nämlich noch weitere Stoffe wie etwa Elektrolyte oder die Anodenbeschichtung aus den alten Akkus recyceln. Aufgrund der zu geringen Zahl von Batterien lohnt sich das im Moment jedoch noch nicht.

Zudem sinken die Margen für das Recycling der gewonnenen Materialien. „Die Autoindustrie versucht mittlerweile weniger wertvolle Rohstoffe in den Batterien zu verbauen. Ihr Inhalt und Wert haben abgenommen.“ Für die Entsorgungsspezialisten wird der Business-Case daher schwieriger zu rechnen, weil der Wert der zurückgewonnenen Rohstoffe die Recyclingkosten vielfach nicht mehr abdeckt. Roth: „Das Gewicht solcher Batterien wurde in den letzten sieben, acht Jahren um rund 40 Prozent gesenkt, sie bringen aber trotzdem um 40 Prozent mehr Leistung.“

Lithium-Recycling droht zu verschwinden

Die Investmentbanker von Morgan Stanley prognostizieren mittlerweile sogar, dass schon in der nächsten Dekade überhaupt kein Lithium recycelt wird, weil das nicht mehr wirtschaftlich ist. Eine Meinung, die Roth teilt: "Sinkt der Preis von E-Autobatterien weiter stark, könnte sich die Wiederverwertung der Batterien nicht mehr rechnen."

Die Antwort könnte in der Weiterverwendung der gesamten Batterie liegen. Wenn Lithium-Ionen-Batterien die Dynamik für den Antrieb von Elektrofahrzeugen verloren geht, können sie immer noch für andere Zwecke verwendet werden. So können sie etwa viel Energie speichern. „Die Batterien könnten zum Beispiel verwendet werden, um Energie im eigenen Heim zu speichern“, erläutert Roth.

Forschungsprojekt von Saubermacher, KTM und AVL

So tüftelt Saubermacher gemeinsam mit dem Motorradhersteller KTM, dem Grazer Spezialisten für die Entwicklung von Antriebssystemen AVL List, und der Montan-Universität Leoben daran, gebrauchte Lithium-Ionen-Batterien als stationäre Speichermedien, etwa für kleine Speicherkraftwerke, zu verwenden. Diese könnten als Stromspeicher für Photovoltaik-Anlagen genutzt oder zur Abdeckung von Spitzenbelastungen in der Industrie herangezogen werden.

Im Rahmen dieser Kooperation auch der bisherige Recyclingprozess von Lithium-Ionen-Batterien bereits weiterentwickelt. Dafür wurde die Forschungskooperation im Vorjahr auch mit dem Energy Global Austria Award ausgezeichnet. „Wir haben mit unseren Forschungsergebnissen einen neuen technischen Standard für die Wiederverwendung und das Recycling von Batterien aus der Elektromobilität geschaffen“, sagt Roth.

Natürlich wird nicht nur in Österreich an möglichen Einsatzgebieten für „Second Life“ Batterien geforscht. Auch der Autohersteller BMW betreibt ein entsprechendes Projekt gemeinsam mit dem Batterie-Spezialisten Vattenfall. Die Grazer Entwicklung wird jedoch immerhin schon zum Teil von deutschen Fahrzeugherstellern für ihre Recyclingkonzepte verwendet.

Auch darauf, dass in Zukunft andere Metallkombinationen die Lithium-Ionen-Akkus verdrängen werden, ist man vorbereitet. Dafür sollen ebenfalls entsprechende Recycling-Verfahren entwickelt werden. Was allerdings erneut ein Problem werden könnte: Je geringer die Menge der gleichen recyclebaren Akkus und je spezieller die Recycling-Verfahren sind, desto teurer wird es wieder.

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