Projekt MeGaBat

Im Projekt "MeGaBat – Methoden zur elektrochemischen Gewinnung aktiver Batteriematerialien" entwicklen die Forschenden dafür ein elektrochemisches Verfahren, mit dem sich Materialien wie Lithium, Kobalt und Nickel beim Recyceln von Batterien isolieren lassen. Auch Seltene Erden möchten die Forschenden so zurückgewinnen.

Die Idee hinter der Technologie: Das Prozesswasser, das beim Recycling von Batterien anfällt, wird in einen elektrochemischen Reaktor geleitet. Im Reaktor befinden sich zwei Elektroden, die die Forschenden am Fraunhofer IFAM mittels Siebdruck hergestellt haben: "Dank ihrer speziellen Eigenschaften entziehen die Elektroden dem Abwasser gezielt Ionen und speichern diese", erklärt dazu Dr. Cleis Santos, Leiterin der Gruppe Elektrochemische Verfahren für Recycling und Wasseraufbereitung. "So können sie etwa Lithium-Ionen binden – und wir erhalten am Ende des Prozesses den separierten Stoff in Pulverform und hoher Reinheit."

Nach Isolation des gewünschten Stoffes wird das gereinigte Wasser zurückgeführt. Werden die Elektroden entsprechend angepasst, können sie auch andere Rohstoffe binden und aus dem Abwasser zurückgewinnen, zum Beispiel Kobalt, Nickel oder Kupfer. "Langfristig ist es denkbar, dass in einer großen Anlage das Abwasser durch mehrere Reaktoren geleitet wird", meint Dr. Santos. "So könnten wir innerhalb derselben Anlage unterschiedliche kritische Rohstoffe recyceln."

Im Labor erprobt

Verglichen mit anderen Aufbereitungsansätzen wie dem hydrometallurgischen Verfahren, das sehr CO2- und energieintensiv ist, benötigt die neue Technologie weniger Energie. Zudem lässt sich neben der Reinheit der rückgewonnenen Rohstoffe auch die Effizienz des gesamten Verfahrens steigern, Schätzungen zufolge um 30 bis 40 Prozent – ein entscheidender Vorteil, so Dr. Schwenzel: "Gemäß EU-Vorgaben müssen Hersteller künftig häufiger den gesamten CO2-Fußabdruck vom Rohstoff bis zum Produkt nachweisen, in neuen Produkten muss außerdem mehr recyceltes Material eingesetzt werden. Die Frage nach Effizienz und Qualität der Rückgewinnung wird also immer wichtiger."

Im Labor des Fraunhofer IFAM wurde die neue Technologie bereits erfolgreich erprobt, zurzeit arbeitet das Team an einer großen Pilotanlage. Dort könnten sich künftig auch Seltene Erden rückgewinnen lassen, etwa aus Elektroabfällen: "Bislang müssen wir Seltene Erden zu 100 Prozent importieren. Diese Abhängigkeit könnten wir dank unseres Verfahrens reduzieren", so Gruppenleiterin Santos. Neben dem Recycling von Batterien – und künftig von Elektroschrott für Seltene Erden – ist die Technologie auch für die Entsalzung von Meerwasser und Aufbereitung von Klinikabwässern interessant. Das vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt BMFTR geförderte Projekt MeGaBat läuft noch bis Ende 2028.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM