Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien spielt eine Schlüsselrolle bei der Reduzierung von Treibhausgasemissionen

Von Mark Miller.

Selbst für Menschen, die sich der wachsenden Bedrohung der Umwelt durch Treibhausgase voll bewusst sind, sind die jüngsten Zahlen alarmierend: Allein der Verkehrssektor verursachte im Jahr 2020 weltweit etwa 7,3 Milliarden Tonnen CO2-Emissionen. Mit 41 Prozent waren Personenkraftwagen die größte Quelle.¹ Es waren erschreckende Zahlen wie diese, die eine Allianz aus Regierungen, Automobilherstellern, Finanzinstituten und anderen auf der UN-Klimakonferenz 2021 (COP26) dazu veranlassten, das Ziel festzulegen, bis 2040 zu 100 Prozent emissionsfreie Autos und Transporter zu verkaufen. In einer separaten Vereinbarung bekundeten 15 Länder außerdem ihre Absicht, bis 2040 den Verkauf von 100 Prozent emissionsfreien Lkw und Bussen zu erreichen.

Diese Vereinbarungen signalisieren, dass immer mehr Elektrofahrzeuge auf den Markt kommen und eine entsprechende Nachfrage nach den Lithium-Ionen-Batterien besteht, die sie antreiben. Aber wird es genügend Metalle - Lithium, Kobalt, Nickel und andere - geben, um die benötigten Lithium-Ionen-Zellen herzustellen? Materialwissenschaftler arbeiten an Recyclingtechnologien, die helfen sollen, mit der Nachfrage Schritt zu halten.

ReCell nimmt Fahrt auf

Das US-Energieministerium (DOE) reagierte auf den Bedarf an Li-Ionen-Batterie-Recycling im Jahr 2019 und gründete das ReCell Center für Forschung und Entwicklung. ReCell ist am Argonne National Laboratory angesiedelt und arbeitet mit anderen Labors, Universitäten, Herstellern und Teilnehmern der Lieferkette für Li-Ionen-Batterien zusammen. Eines seiner Ziele ist die Entwicklung eines kosteneffizienten Recyclingverfahrens zur Rückgewinnung hochwertiger Materialien für den Wiederverkauf an die Hersteller.

"Dieses Zentrum wird Arbeitsplätze schaffen und ein nationales Angebot an lithiumbasierten Batteriematerialien aufbauen sowie die Einführung einer erschwinglichen Elektrofahrzeugwirtschaft vorantreiben. " - Daniel R. Simmons, Assistant Secretary, Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, U.S. Department of Energy.

Kosteneffiziente Techniken sind wichtig, weil sie Li-Ionen-Recyclingprojekten wirtschaftliche Tragfähigkeit und Nachhaltigkeit verleihen. Tatsächlich will ReCell durch wirtschaftliche und umweltverträgliche Recyclingverfahren zum Aufbau einer ganzen Batterie-Recyclingindustrie beitragen.

"Dieses Zentrum wird Arbeitsplätze schaffen und eine nationale Versorgung mit lithiumbasierten Batteriematerialien aufbauen sowie die Einführung einer erschwinglichen Elektrofahrzeugwirtschaft vorantreiben," sagte Daniel R. Simmons, stellvertretender Sekretär des DOE's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, in dem Design News Artikel "Volkswagen, DOE Want EV Battery Recycling for Fun and Profit".

Markenzeichen der Hersteller

Auch die Auto- und Batteriehersteller setzen sich ehrgeizigere Nachhaltigkeitsziele. Volkswagen hat in seinem Werk in Salzgitter, Deutschland, eine Batterierecyclinganlage eröffnet. "Seit 10 Jahren forschen wir daran, wie wir Rohstoffe zurückgewinnen können. Dazu gehören vor allem Kobalt, Lithium, Mangan und Nickel", erklärt Thomas Tiedje, Leiter der technischen Planung bei VW, in demselben Bericht von Design News.

Der Elektroauto-Innovator Tesla behauptet, er habe ein Verfahren entwickelt, mit dem bis zu 92 Prozent der Elemente, die in einem Akkupack enthalten sind, eingespart werden können, heißt es in dem Artikel "New Tesla Battery Recycling Process Reportedly Produces No Waste" in InsideEVs. Und ein Sprecher eines Tochterunternehmens von Chinas größtem Hersteller von Li-Ionen-Zellen sagt, dass es 120.000 Tonnen Batterien pro Jahr recyceln kann - genug für mehr als 200.000 Autos, berichtet Davide Castelvecchi in seinem Artikel "Electric cars and batteries: how will the world produce enough?" in Nature.

Timing ist alles

Diese Bemühungen kommen vielleicht genau zum richtigen Zeitpunkt. Der Absatz von Elektroautos hat sich bis 2021 mehr als verdoppelt und erreicht 6,6 Millionen. Das sind fast 9 Prozent des globalen Automarktes und mehr als das Dreifache ihres Marktanteils von nur zwei Jahren zuvor.2 Um die Null-Emissions-Ziele von Vereinbarungen wie den auf der COP26 angekündigten zu erreichen, muss das Recycling von Li-Ionen-Batterien mit dem wachsenden Markt für Elektrofahrzeuge mitwachsen.

Dieses Wachstum erfordert eine Neubewertung der Metallquellen für Li-Ionen-Batterien. Dem Bericht von Castelvecchi zufolge könnte es genügend Lithium geben, um den Übergang zu Elektrofahrzeugen bis 2050 zu unterstützen. Bei Kobalt könnte es jedoch aufgrund der Bedingungen, unter denen es abgebaut wird, und anderer Faktoren zu Engpässen kommen. Auch bei Nickel könnte es zu Engpässen kommen. Diese Einschränkungen - zusammen mit der Nachfrage nach Li-Ionen-Strom für eine Reihe von Geräten und neu entstehenden Energiespeichersystemen (ESS) - könnten das Recycling von Li-Ionen-Batterien zu einer entscheidenden Fähigkeit für eine emissionsfreie Zukunft machen. Mark Miller ist Inhaltsverfasser bei Thermo Fisher Scientific.

Mark Miller is a Thermo Fisher Scientific content copywriter.

Referenzen

1. Tiseo, I. (2021, December 14). Breakdown of CO2 Emissions in the Transportation Sector Worldwide 2020, by Subsector. Statista. https://www.statista.com/statistics/1185535/transport-carbon-dioxide-emissions-breakdown/

2. Paoli, L. & Gül, T. (2022, January 30). Electric Cars Fend Off Supply Challenges to More Than Double Global Sales. International Energy Agency. https://www.iea.org/commentaries/electric-cars-fend-off-supply-challenges-to-more-than-double-global-sales