E-Autobatterien: Aus Alt wird neu

Der Anteil der Elektroautos in den Zulassungsstatistiken steigt kontinuierlich. Eine der brennenden Fragen ist, was mit den alten Antriebsbatterien geschieht. Die Vertreter von Auto-Schweiz wollen nun eine Recyclinglösung für die Branche aufbauen. Spezialisten der Empa unterstützen sie dabei.

Eine Metallwalze frisst sich durch die Batteriemodule. Sie zermalmt Kunststoffrahmen, reisst die Lithium-Polymer-Packs auf, zerfetzt alles in kleine Stücke. Was am Ende bleibt, ist ein feines Pulver. Durch verschiedene Säurebäder werden Salze und Oxide herausgelöst, die anschliessend wieder zu neuen Antriebsbatterien verbaut werden können. Im Film «Neue Recycling-Methode für Batterien aus Elektroautos», wurde im Mai 2019 ein Video auf YouTube veröffentlicht. Was man bis vor Kurzem nicht hat sehen können, war das Schreddern von Lithium-Ionen-Batterien. Das Besondere daran: Diese Akkus sind normalerweise brennbar! Eine geringe elektrische Spannung oder ein Funke genügt, damit alles in Flammen aufgeht. Die Firma Duesenfeld in Deutschland entlädt die Akkus deshalb vollständig und flutet den luftdicht abgeschirmten Schredder mit Stickstoff. Die brennbare Elektrolytflüssigkeit wird verdampft und abgepumpt, bevor das Pulver entnommen wird.

Auf diese Weise sind 96 % aller Materialien wiederverwertbar.

Etwa 40 000 Elektroautos und Plug- in-Hybridfahrzeuge mit Lithium-Ionen-Akkus fahren derzeit auf Schweizer Strassen. Das entspricht knapp einem Prozent der gesamten Fahrzeugflotte. 2019 stieg der Anteil der Neuzulassungen in den ersten drei Monaten auf 5,3 %. ...und das ist nur der Anfang: Eine ganze Reihe leistungsfähiger Elektroautos wird erst noch auf den Markt erscheinen: Audi e-tron, Mercedes EQC oder Peugeot e-208. Diese Hersteller treffen auf Tesla mit ihrem Model 3, das die Zulassungsstatistiken seit März anführt. Auch der VW-Konzern will sein erstes elektrisches Massen-Automobil anbieten, den VW iD.3. Es ist also höchste Zeit, sich Gedanken zu machen, was mit den Antriebsbatterien geschieht, wenn diese Autos verunfallen oder am Ende ihres Lebenszyklus verschrottet werden.

Recyclingsystem der Auto-Importeure

Beim Verband Auto-Schweiz, der die meisten Schweizer Autoimporteure vertritt, ist man sich des Themas bewusst. Im letzten Jahr richteten sie sich deshalb an die Spezialisten der Empa, um die wichtigsten Punkte eines Recyclingsystems für Antriebsbatterien zu bestimmen. Die Empa-Fachleute haben zuvor zum Beispiel schon die Swico-Verantwortlichen beraten, die sich ums Rezyklieren elektronischer Geräte und von Computertechnik kümmert. Doch anders als bei Elektronikprodukten wird für Autos bislang kein vorgezogener Recyclingbeitrag (vRB) erhoben. Auto-Schweiz strebt eine Branchenlösung an und hat deshalb die Stiftung Auto-Recycling Schweiz beauftragt, sich dieser Aufgabe anzunehmen. Auto-Recycling Schweiz kümmert sich bereits seit 1992 um das Zerlegen und Rezyklieren von Schweizer Altautos. Seit März dieses Jahres arbeiten nun Empa-Forscher und Fachleute der Stiftung Auto-Recycling an diesem Projekt. Sie analysieren Recyclingsysteme in Nachbarländern, untersuchen die Kosten und den ökologischen Fussabdruck und stellen Modellrechnungen an, um die in Zukunft anfallenden Mengen alter Akkus abzuschätzen und eine passende Strategie zu empfehlen.

Heiss oder kalt verwerten?

Die meisten Lithium-Ionen-Batterien werden bislang in einem Ofen verbrannt und anschliessend vermahlen. Marktführer dabei ist die belgische Firma Umicore. Bei der heissen Verwertung schmelzen die dünnen Kupferfolien der Batterie und bilden gemeinsam mit Kobalt und Nickel eine Legierung, die wiederverwertet werden kann. Das Lithium, das Graphit, der flüssige Elektrolyt und das Aluminium in der Batterie verbrennen jedoch und landen in der Schlacke und sind für eine wirtschaftliche Weiterverwendung verloren. Neben der heissen Umicore-Verwertung und dem kalten Schreddern unter Schutzgas gibt es indes noch andere automatisierte Zerlegemethoden. Die Batrec Industrie AG, ein Schweizer Batterieverwertungsspezialist, schreddert manche Akkus in nassem Milieu, um Brände zu vermeiden.

Empa_Autobatterie_Recycling

Transportproblem

Auf der Suche nach dem geeignetsten Recyclingsystem geht es jedoch nicht allein nur um die Zerkleinerung, sondern auch um den Aufbau einer Lieferkette.

«Antriebsbatterien von Unfallfahrzeugen können unvermittelt brennen und müssen bis jetzt als Gefahrgut in speziellen Behältern transportiert werden», erläutert Daniel Christen, Geschäftsführer der Stiftung Auto-Recycling Schweiz. «Das ist aufwändig und teuer».

Christen sucht nach einer günstigeren Lösung, um Batterien zu «entschärfen» und zum Entsorgungsbetrieb zu liefern. Ansätze dazu gibt es bereits: Die Firma Blubox Trading AG in Birrwil etwa importiert die «Firebox» eines holländischen Herstellers. Die Firebox ist ein Frachtcontainer mit eingebauter Feuerlöschanlage, die ein ganzes Auto oder eine grössere Ladung noch nicht «entschärfter» Akkus aufnehmen kann. Und nicht zuletzt müssen auch die Spediteure, Autoverwerter und weitere Personen geschult werden, um sicher und fachgerecht mit alten Elektroautos umzugehen. Beispielsweise gibt es schon heute eine Datenbank für Rettungskräfte, die Informationen bereithält, die man mittels eines Tablets über die Kontrollschild-Nummer erfährt, ob man ein Elektroauto vor sich hat und auf welche Weise die Batterie vom Stromnetz des Wagens getrennt werden müssen. Mit den selben Informationen liessen sich Elektroautos auch auf gefahrlose Art zerlegen.

Noch viele offene Fragen

Ein Anfang ist gemacht und viele offene Fragen bestehen noch, die vor dem Aufbau eines Recycling­systems beantwortet werden müssen: Wie wird sich der Markt gebrauchter Antriebsbatterien entwickeln? Wird es sich dereinst lohnen, ausgepowerte Akku-Pakete mit neuen Modulen zu versehen und wieder in den Verkauf zu bringen – ähnlich wie Austauschmotoren oder -getriebe? Oder sollen aus Antriebsbatterien in einem «zweiten Leben» besser stationäre Solarstromspeicher werden? Kommt die grosse Masse an verbrauchten Akkus daher vielleicht mit Verzögerung auf die Recycling­betriebe zu? Braucht die Schweiz überhaupt eigene grosse Recyclingkapazitäten, oder werden die (ausländischen) Autohersteller die meisten Antriebsbatterien einsammeln und selbst verwerten? Vieles wird von den Marktpreisen der Rohstoffe abhängen, vom Preis für Lithium, Kobalt, Nickel und Graphit, vom Preis und der Leistung neuer Akkus, aber auch von der Politik, die die Rahmenbedingungen setzt und Vorschriften erlässt.

Die gute Nachricht lautet jedenfalls: Elektroautos an sich sind kein Recyclingproblem. Für sämtliche Schritte des Verwertungsprozesses zeichnen sich technische Lösungen ab. Und eine Reihe von Spezialisten arbeitet bereits daran, diese Lösungen in die Praxis umzusetzen.

 

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Veranstaltungshinweise

 

 

Quelle: Empa
Foto: PIRO4D auf Pixabay

 

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