01.03.2019, 00:00 Uhr

Sicheres Recycling von Autobatterien

In der Elektromobilität gelten Lithium-Ionen-Batterien als Schlüsseltechnologie. Am Ende ihrer Lebenszeit ist eine komplexe Entsorgung notwendig. Das junge Unternehmen SIMPLi Return aus Köln bietet hier ein umfassendes Rücknahme- und Recyclingkonzept für eine sichere und umweltgerechte Entsorgung an - und das global.

Bild: SIMPLi Return

Bild: SIMPLi Return

Aktuelle Statistiken weisen darauf hin, dass sich das Speichervolumen der benötigten Lithium-Ionen-Batterien weltweit von heute 90 Gigawattstunden (GWh) bis 2025 mehr als verdreifachen wird: auf mehr als 300 GWh. Dies entspricht in etwa jener Energie, die ein modernes Kernkraftwerk in knapp zwei Wochen produziert. Einen wesentlichen Anteil an dem steigenden Bedarf hat die Elektromobilität. In Pkw und Lkw werden mit die größten und schwersten dieser Batterien verbaut. Lithium-Ionen-Batterien gelten aufgrund ihrer langen Lebensdauer von acht bis 15 Jahren und einer geringen Selbstentladung als fortschrittlichste Speichertechnologie der Elektromobilität. Sie enthalten im Schnitt zwei bis drei Prozent an Lithium (Li). Hinzu kommen zehn bis 15 Prozent seltene Metalle wie Kobalt, Mangan und Nickel.

Verdrahtung auf Li-Ionen-Batterien. Bild: SIMPLi Return

Verdrahtung auf Li-Ionen-Batterien. Bild: SIMPLi Return

Mit zunehmender Zahl steigen auch die Anforderungen an eine sichere Entsorgung. Hier kommt SIMPLi Return ins Spiel – ein Joint Venture, das 2018 die Kölner Interseroh Dienstleistung GmbH und die österreichische Saubermacher Dienstleistungs AG in Feldkirchen bei Graz, gegründet haben. Saubermacher recycelt solche Batterien bereits seit mehr als 15 Jahren. Damit bündeln beide Firmen ihre Expertise für einen sicheren Transport und ein sicheres Recycling von industriell genutzten Lithium-Ionen-Batterien. Sie erstellen auf dieser Grundlage weltweite Rücknahmekonzepte. Und die Nachfrage wächst: Hersteller und Inverkehrbringer dieser Batterien wünschen sich oft einen Service mit Rückholtransport und Recycling in verschiedenen Absatzmärkten weltweit aus einer Hand.

Aufwändiges Recycling

Alte oder beschädigte Lithium-Ionen-Batterien können aufgrund ihrer hohen Energiedichte zum Sicherheitsrisiko werden. Denn wenn etwa durch eine mechanische Beschädigung ein Kurzschluss in der Batteriezelle entsteht, kann sich diese erhitzen und letztendlich platzen, wodurch giftige und leicht entflammbare Gase wie verschiedene Kohlenwasserstoffverbindungen und auch Flusssäure (HF) entweichen können. Entzünden sich diese Gase, werden leicht Temperaturen von mehr als 700 °C erreicht. Dadurch können sich auch umliegende Zellen der Batterie entzünden. Diese fortschreitende Entzündung von einer Zelle über die gesamte Batterie nennen Fachleute „Thermal Runaway“.

Die Entsorgung und der damit verbundene Transport erfordern daher einen fachgerechten Umgang mit hohen Sicherheitsstandards. So geben unter anderem internationale Regularien einen Rahmen für diese Transporte: Da ist einmal das Europäische Übereinkommen über die internationale Beförderung gefährlicher Güter auf der Straße ADR – die Abkürzung steht für Accord européen relatif au transport international des marchandises Dangereuses par Route – und die internationale Beförderungsvorschrift für gefährliche Güter auf Meeren IMDG (International Maritime Code for Dangerous Goods). Die Anforderungen aus diesen Regeln müssen künftig auch Autohändler und auch Fahrradwerkstätten einhalten, die zur Rücknahme der Batterien verpflichtet sind.

Logistics import export background and transport industry of Container Cargo freight ship at sunset sky

SIMPLi RETRUN lässt viele gebrauchte Li-Ionen-Batterien mit Lkw transportieren. Bild: SIMPLi Return

 

Da kommt ein erfahrener und spezialisierter Partner recht. Um die Rücknahme zu vereinfachen, bündelt SIMPLi Return alle wichtigen Schritte rund um die Entsorgung der Industriebatterien von der Beratung über die Abholung und den Transport bis zum tatsächlichen Recycling. Dabei werden sämtliche nationalen wie internationalen Regelungen berücksichtigt.

Damit endete die Zusammenarbeit nicht. SIMPLi Return greift für den Transport der Batterien auf ein internationales Partnernetzwerk zurück, das auf die Beförderung gefährlicher Güter spezialisiert ist. Diese Partner fahren die Batterien in eine der wenigen Recyclinganlagen weltweit, die eine Wiederaufbereitung leisten können. Die fortschrittlichsten Anlagen befinden sich aktuell in Deutschland, Belgien und Frankreich. Insgesamt gibt es weltweit weniger als 15 solcher Anlagen.

Rohstoffe im Kreislauf halten

Der effiziente Recyclingprozess des Joint Venture Partners Saubermacher findet in fünf Stufen statt: Erst werden die Lithium-Ion Batterien entladen um den verbleibenden Energiegehalt zu reduzieren und die Restenergie in das Stromnetz einzuspeisen. Dann werden sie demontiert, schließlich sind manche der Batterien so groß wie ein Esstisch und wiegen mehrere Hundert Kilogramm. Dabei lassen sich gleich zu Beginn teilweise fast die Hälfte des Gewichts bereits sortenrein entnehmen und einem separaten Recyclingkreislauf zuführen – wie etwa Metallgehäuse aus Aluminium, Kunststoffe und Elektronikbauteile des Batteriemanagementsystems. Im dritten Schritt werden die Batterien mit vergleichsweise geringer Temperatur in einem geschlossenen Ofen thermisch vorbehandelt, so dass das enthaltene Elektrolyt – also das Trägermedium für die Wanderung der Lithium-Ionen zwischen Anode und Kathode – entweicht und sich die Trägerfolie des Aktivmaterials auflöst. Danach werden die unversehrten Zellgehäuse der Batterien mechanisch zerkleinert. Dabei entweicht kein Staubkorn aus dem Zerkleinerungsaggregat, alles wird sauber aufgefangen. Zu guter Letzt werden die verschiedenen Metalle, die Kunststoffe und vor allem auch das Kathodenmaterial – ein schwarzes Pulver – über eine besondere Sortiertechnik separiert und kommen nach entsprechender Aufbereitung wieder zurück in den Kreislauf. Die wertvollsten Bestandteile des Aktivmaterials sind dabei Kobalt, Mangan, Nickel und einige weitere, herstellerspezifische Bestandteile.

Und Lithium? Grundsätzlich könnten Recycler auch viele andere Rohstoffe wie auch Lithium aus den Batterien herausholen. Doch bei Lithium rechtfertigt der Rohstoffmarktpreis den hohen technischen Aufwand nicht – noch nicht. SIMPLi Return hält es für möglich, dass sich dies bei steigender Nachfrage in den kommenden Jahren ändern kann.

Von Wassilij Weber

Wassilij Weber, Leiter des operativen Geschäfts des Joint Venture SIMPLi Return, wassilij.weber@interseroh.com

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