Projekt IDcycLIB: Grünere Lithium-Ionen-Batterien durch Kreislaufführung

Das Projekt IDcycLIB wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert. Hauptziel des Projektes ist es, den primären Rohstoffbedarf von Lithium-Ionen Batterien (LIBs) zu minimieren. Dies soll durch die Herstellungautomatisch identifizierbarer LIBs erreicht werden, welche so recycelbar wie möglich sein sollen. So werdengrüne LIBs mit minimierten Umweltauswirkungen produziert. EurA führt im Rahmen von IDcycLIB eine entsprechende Ökobilanzierung und Life Cycle Costing der Batterien durch.

Weltweite Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien zwischen 2010 und 2030:

Batterien zum Kampf gegen den Klimawandel

• Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) haben ein breites Anwendungsspektrum, welches von der Verwendung in kleinen und großen Elektrogeräten und Fernsteuerungen bis hin zu Antrieben für Elektrofahrzeuge reicht.
• Es wird prognostiziert, dass die Nachfrage nach LIBs zwischen 2020 und 2030 um 178% von 526 GWh auf 9300 GWh steigen wird.[1]
• Als Energiespeicher sind Lithium-Ionen-Batterien (LIBs) somit von zunehmender Bedeutung für den Übergang zu Kreislaufwirtschaft und Klimaneutralität.
• Da LIBs eine Reihe kritischer Rohstoffe (z. B. Nickel und Kobalt) enthalten, ist die Verringerung des Bedarfs ebendieser Rohstoffe und das generelle Recycling von LIBs im Kampf gegen den Klimawandel von entscheidender Bedeutung.

Gesetzlicher Rahmen des Batterierecyclings

Die EU wird einen voraussichtlichen Anteil von 17 % am Gesamtwachstum der Batterienachfrage haben.[2] Dabei können der europäische Grüne Deal, der Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft und die Industriestrategie für Europa die Nachhaltigkeit von LIBs stark beeinflussen. Gemeinsam regeln diese Ansätze die Produktion und die End-of-Life-Behandlung von Batterien mit dem Ziel, die Nachhaltigkeit von Batterien zu verbessern und die Freisetzung von giftigen Chemikalien in die Umwelt zu vermeiden. Unter anderem werden neue Zielvorgaben für die Effizienz von Recyclingprozessen, die Materialrückgewinnung, Mindestmengen an recyceltem Gehalt und die Wiederverwendung von Industrie- und Fahrzeugbatterien für ein zweites Leben festgelegt. Ab Juli 2027 wird für neue wiederaufladbare Batterien für Industrie- und Elektrofahrzeuge ein Höchstwert für den Kohlenstoff-Fußabdruck gelten. Darüber hinaus müssen Batterien sowie ihre Sicherheitsrisiken zur Identifizierung gekennzeichnet werden. Diese gesetzlichen Anforderungen stellen klare technische Herausforderungen dar, welchen im Rahmen des IDcycLIB-Projektes begegnet werden soll.

Technischer Stand des LIB-Recyclings

Üblicherweise werden Altbatterien gesammelt, sortiert, entladen und mechanisch in ihre Bestandteile (Kunststoffe/Metalle) zerlegt. Die Kathodenmaterialien werden entweder durch Hydrometallurgie oder Pyrometallurgie extrahiert. Dieser technische Ansatz hat vier wesentliche Einschränkungen:

1. Die Vorsortierung von Batterien ist kostspielig und aufgrund der heterogenen Zusammensetzung, Form und Größe der Batteriematerialien schwer zu automatisieren.
2. Gegenwärtig liegt der Schwerpunkt des Recyclings auf der Rückgewinnung hochwertiger Metalle (Kupfer, Eisen, Nickel, Kobalt). Dabei wir Anodenmaterial (Grafit) seltener zurückgewonnen als Kathodenmaterial (Lithium).
3. Obwohl Lithium für die Wertschöpfungskette von Batterien unverzichtbar ist, werden derzeit nur 10 % des in Batterien enthaltenen Lithiums recycelt.[2]
4. Bei der Auslaugung von Lithium und Aluminium zu deren Rückgewinnung durch Hydrometallurgie oder Pyrometallurgie werden umweltschädliche Lösungsmittel

Batterierecycling in IDcycLIB

Das Projekt IDcycLIB (Förderkennzeichen 03XP039I) ist eine Zusammenarbeit zwischen 12 Industriepartnern und Forschungsinstituten zur Entwicklung und Herstellung einer umweltfreundlicheren Lithium-Ionen-Batterie (LIB) und des zugehörigen Recyclingverfahrens im industriellen Maßstab. Ziel ist es, die Verwendung der wichtigsten Materialien in LIBs - Lithium, Kobalt, Nickel usw. - zu reduzieren und so viel wie möglich mit den geringstmöglichen Umweltauswirkungen zu recyceln. Eine im Projekt entwickelte Software wird Nachhaltigkeitsanalysen kohärenter machen und den Ökobilanzierungsprozess für Interessierte, die keine Ökobilanzexperten sind, leichter zugänglich machen. Diese Datenerfassung wird auch die Erstellung von Batteriepässen ermöglichen, in denen die technischen Daten jeder einzelnen Batterie aufgeführt sind. Dies soll zur Vereinfachung des Recyclingprozesses beitragen.

EurAs Rolle in IDcycLIB

Die Rolle von EurA in IDcycLIB ist eine zweifache.

1. Wir führen Lebenszyklusanalysen (LCA) und Lebenszykluskostenanalysen (LCC) der neuen Batterie- und Recyclingprozesse durch. Die Identifizierung der Umweltbelastungen und der finanziellen Kosten sowie der sie verursachenden Prozesse werden dem Projektteam helfen, Wege zur Reduzierung dieser Belastungen und Kosten zu finden.
2. Wir unterstützen unsere IDcycLIB-Partner IFU und iPoint mit wesentlichen LCA-Dateneingabe- und -ausgabetypen bei der Identifizierung von Parametern sowie der Erstellung generischer LCA-Modelle für LIBs. Diese sollen im Anschluss in eine neue Nachhaltigkeitssoftware integriert werden, die an die Bedürfnisse (unerfahrener) Benutzer angepasst ist. Dies wird die Praxis der LCA und LCC für LIBs erweitern und hoffentlich auch die Umweltbelastung neuer und auf dem Markt bestehender LIBs reduzieren.

Unser Angebot

Wenn Sie sich für das Projekt IDcycLIB interessieren, generelle Fragen zum Batterierecycling haben oder sich allgemein für das Thema Ökobilanzierung interessieren, dürfen Sie uns jederzeit gerne kontaktieren. Wir freuen uns darauf, von Ihnen zu hören!

Mehr Informationen zu unserer Nachhaltigkeitsberatung erhalten Sie hier.

Autor: Daniel Wilkinson

[1] Statista, 2020, “High Demand for Lithium-Ion Batteries”, https://www.statista.com/chart/23808/lithium-ion-battery-demand/

[2] European Commission, 2020, “Questions and Answers on Sustainable Batteries Regulation”.