Pyrometallurgie als Recycling-Ansatz

Europa will bei Batterien unabhängiger werden – technologisch, industriell und geopolitisch. Doch wie realistisch ist das? Und welche Rolle spielt Recycling dabei? Wir sprechen in dieser Folge mit Batterie-Recycler Cédric Demonthy (Umicore), über die technischen Herausforderungen beim Akkurecycling und die Konsequenzen für die europäische Batteriepolitik.

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Umicore betreibt im belgischen Hoboken eine Pilot-Testanlage für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien mit einer Kapazität von rund 7.000 Tonnen Batteriematerial pro Jahr – das entspricht etwa 20.000 Elektroauto-Akkus jährlich. Die Anlage dient als technologische Blaupause für künftige großskalige Recyclingprozesse in Europa.

Umicore entwickelt seit geraumer Zeit einen eigenen pyrometallurgischen Recyclingprozess: Nach manueller Demontage und mechanischem Schreddern werden die Batterien in einem Hochofen bei über 1.000 Grad Celsius eingeschmolzen. Dabei erfolgt eine materialspezifische Trennung: (1) Am Boden der Schmelze sammelt sich eine Metalllegierung aus Kobalt, Nickel und Kupfer. (2) In der sich darüber ansiedelnden "Schlacke" verbleiben unter anderem Aluminium und Mangan. Darüber, in der obersten Fraktion (Flugasche) reichert sich das Lithium an.

Ein besonders spannender und zugleich industriepolitisch brisanter Punkt: LFP-Batterien. Unser Gast Cédric Demonthy macht deutlich, dass sich das Recycling dieser Chemie derzeit wirtschaftlich nicht lohnt. Zwar ist die Rückgewinnung von Lithium, Eisen, Phosphor und Kupfer technisch möglich, der Marktwert dieser Materialien reicht jedoch bei weitem nicht aus, um den Prozess zu refinanzieren. In der Praxis bedeutet das: Das Recycling ist aktuell nur mit einer sogenannten "Gate Fee" möglich – also einer Annahmegebühr, die der Batteriehersteller oder -besitzer zahlen muss, damit das Material überhaupt recycelt wird.

Genau deshalb konzentriert sich das europäische Batterierecycling heute vor allem auf NMC-Batterien. Die enthaltenen Metalle Kobalt, Nickel und Kupfer besitzen einen so hohen intrinsischen Wert, dass sie den gesamten Recyclingprozess wirtschaftlich tragen und refinanzieren können – ein entscheidender Faktor für den Aufbau einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft.

Abgerundet wird der Prozess bei Umicore durch die anschließende Hydrometallurgie: Nach dem Hochofen folgt ein hydrometallurgischer Schritt, in dem die Metalle aus der Metalllegierung (Kobalt, Nickel und Kupfer), sowie der Flugasche (Lithium) chemisch voneinander getrennt und in hochreiner Form zurückgewonnen werden. Diese Kombination aus Pyro- und Hydrometallurgie gewährleistet Rückgewinnungsraten von über 95% für Kobalt, Nickel und Kupfer und von über 90% für Lithium.

Im Geladen-Podcast setzen sich Patrick Rosen und Daniel Messling mit ihren Gästen wissenschaftlich mit den Themen Energiewende, Elektromobilität, Elektroauto und Batterie auseinander. Der Podcast wird produziert vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT).

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