Lithium-Akkus stecken in Handys, Laptops und E‑Autos, und sie werden auch als Stromspeicher für erneuerbare Energien immer wichtiger. Da ihre Nutzungszeit begrenzt ist, steigt die Zahl ausgemusterter Teile – und damit die Notwendigkeit des Recyclings, um die Umwelt zu schützen und Rohstoffe wie Lithium, Kobalt, Nickel und Mangan zur Herstellung neuer Akkus zu gewinnen.
Ein chinesisches Forschungsteam hat hierfür nun ein neues Verfahren entwickelt, das deutlich umweltfreundlicher und sicherer sein soll als die bisher genutzten Prozesse – und auch kostengünstiger.
Beim herkömmlichen Batterie-Recycling werden aggressive Chemikalien eingesetzt, vor allem Säuren und Ammoniak. Das neue Verfahren hingegen nutzt eine neutrale Lösung, wobei die Aminosäure Glycin und dafür eigens erzeugte Mikrobakterien die zentrale Rolle spielen. Letztere sorgen für ein Aufbrechen des verbrauchten Materials der Kathoden in den alten Akkus.
Dem Forschungsteam gelang es nach eigenen Angaben mit diesem Verfahren, innerhalb von nur 15 Minuten 99,99 Prozent des Lithiums, 97 Prozent des Nickels, 92 Prozent des Kobalts und 91 Prozent des Mangans aus den alten Akkus herauszuholen.
Die neue Methode braucht laut einer Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Angewandte Chemie International Edition deutlich weniger Energie als die herkömmlichen Verfahren. Außerdem entstünden kaum schädliche Gase, und das glycinhaltige Abwasser eigne sich sogar als Dünger.
Die Herausforderung besteht nun darin, die bisher im Labor erprobten Prozesse in den industriellen Maßstab zu überführen. Gelingt das, könnte es der Einstieg in ein groß angelegtes umweltfreundliches Recycling von Altakkus sein.
Rohstoffgewinnung bleibt Gefahr für Menschen und Umwelt
Es ist sicher kein Zufall, dass das neue Verfahren von einem chinesischen Team entwickelt wurde. China gilt als weltweit führend in der Batterietechnologe, vor allem bei den Auto-Antrieben. Die Forschungsgruppe kommt von drei renommierten chinesischen Institutionen: der Universität Zentral- und Südchinas in Changsha, der Guizhou-Universität und dem nationalen Forschungszentrum für fortschrittliche Energiespeichermaterialien.
In China, dem weltweit größten Automarkt, beträgt der Anteil von reinen E‑Autos und Plug-in-Hybriden am Verkauf inzwischen fast 50 Prozent. Entsprechend groß werden die Mengen an ausgedienten Akkus nach Ende der Nutzungszeit sein.
Unterdessen arbeiten weltweit eine ganze Reihe von Forschungsteams daran, das Recycling von Lithiumakkus effizienter und umweltfreundlicher zu gestalten. So hat ein anderes chinesisches Team den Einsatz von Zitronensäure dafür getestet und nach eigenen Angaben dabei eine 99-prozentige Lithium-Rückgewinnung erreichen können.
In Österreich wird derweil an der Nutzung von Schwefelsäure-Bakterien für diesen Prozess geforscht. Ein entsprechendes Projekt, das von der EU-Kommission mit knapp 7,5 Millionen Euro gefördert wird, soll bis 2028 laufen.
Ein preiswertes und umweltfreundliches Recycling der Akkus ist auch deswegen wichtig, um die ökologischen Schäden zu verringern, die bisher mit der Gewinnung neuer Rohstoffe verbunden sind. Gewonnen wird Lithium entweder in Bergwerken aus Gestein, zum Beispiel in Australien, oder aus Salzseen, vor allem in Chile, Argentinien und Bolivien. Beides ist eine Gefahr für die Umwelt.
Kobalt wiederum stammt häufig aus dem subsaharischen Afrika, etwa aus Kongo, wo Kinderarbeit üblich ist. Allerdings nimmt der Bedarf wegen des Hochlaufs von E‑Mobilität und Stromspeichern noch so stark zu, dass auch hier an umweltfreundlicheren Verfahren gearbeitet werden muss.
Hinzu kommt, dass die großen Mengen an Akkus zum Recyceln erst in einigen Jahren anfallen werden. Autohersteller geben heute meist Garantien von acht Jahren oder 160.000 Kilometern, und auch danach sollen die Akkus immer noch eine Kapazität von 70 Prozent aufweisen.
Zudem werden die Batterien dann oft noch im "Second Life" noch weiterverwendet, etwa als Speicher für Solarenergie oder für den Ausgleich von Lastspitzen in Schnellladestationen.
