Ein Forscherteam hat eine neue Methode entwickelt, um aus alten Batterien wieder verwertbares Lithium zu gewinnen. Das Verfahren kommt ohne giftige Chemikalien aus und verbraucht deutlich weniger Energie. So könnte das Recycling von Batterien in Zukunft einfacher und umweltfreundlicher werden.
Die Batterietechnologie ist ein zentraler Bestandteil der Energiewende. Denn ohne Akkus und Batterien lässt sich Strom aus Sonne und Wind nicht speichern und bei Bedarf nutzen. Batterien ermöglichen damit eine stabile Energieversorgung und sind zugleich die Grundlage für Elektromobilität und die dauerhafte Nutzung von erneuerbaren Energien.
In nahezu allen modernen Akkus für Elektroautos, Smartphones und Energiespeicher ist heute Lithium als zentraler Rohstoff verbaut. Derzeit lässt sich Strom aus Sonne und Wind ohne Lithium kaum effizient speichern.
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Prognosen zufolge wird sich daher allein bis zum Jahr 2028 der weltweite Bedarf an Lithium für die Produktion der Lithium-Ionen-Batterien verzehnfachen. Wurden im Jahr 2017 noch 163.000 Tonnen Lithium benötigt, könnten es bis 2028 bereits 1,57 Millionen Tonnen sein.
Die nachhaltige Gewinnung und Wiederverwertung von Lithium ist daher entscheidend, um den Übergang zu einer klimafreundlichen Energieversorgung zu sichern. Forscher der Rice University in Texas haben für die Rückgewinnung von Lithium aus alten Batterien und Akkus nun ein neues Verfahren entwickelt, das deutlich weniger Energie verbraucht.
Rückgewinnung von Lithium aus alten Batterien
Der Abbau von Lithium ist kostspielig und mit erheblichen Umweltbelastungen verbunden. Denn in den Abbaugebieten werden große Mengen Grundwasser verdunstet, was Böden austrocknet und die Landwirtschaft gefährdet. Zudem entstehen beim Abbau und der Weiterverarbeitung Schadstoffe, die wiederum die Böden und Gewässer belasten können.
Daher ist es umso wichtiger, Rohstoffe aus ausgedienten Batterien zurückzugewinnen und so den Abbau für neue Akkus zu reduzieren. Doch bisherige Recyclingverfahren sind energie- und chemikalienintensiv.
Forscher der Rice University im texanischen Houston wollen das ändern. Sie haben einen „saubereren Ansatz“, um Lithium aus alten Batterien zurückzugewinnen.
Hierfür werden die Abfallkathodenmaterialien wieder aufgeladen, wodurch Lithiumionen in Wasser extrahiert werden können. Denn hier verbinden sie sich mit Hydroxid zu hochreinem Lithiumhydroxid.
„Wir haben uns eine grundlegende Frage gestellt: Wenn beim Laden einer Batterie Lithium aus der Kathode gezogen wird, warum sollte man dann nicht dieselbe Reaktion zum Recycling nutzen“, erklärt Sibani Lisa Biswal, Vorsitzende des Fachbereichs für Chemie- und Biomolekulartechnik an der Rice University. „Durch die Kombination dieser Chemie mit einem kompakten elektrochemischen Reaktor können wir Lithium sauber abtrennen und genau das Salz herstellen, das die Hersteller benötigen.“
Forscher entwickeln energiesparenden Recyclingprozess
Bei der Rückgewinnung über diesen Prozess kommen laut den Forschern keine aggressive Säuren oder zusätzliche Chemikalien zum Einsatz. Außerdem kann der Vorgang sehr energiearm ablaufen.
„Die direkte Herstellung von hochreinem Lithiumhydroxid verkürzt den Weg zurück in neue Batterien“, erklärt Co-Autor Haotian Wang, Associate Professor für Chemie- und Biomolekulartechnik. „Das bedeutet weniger Verarbeitungsschritte, weniger Abfall und eine widerstandsfähigere Lieferkette.“
Das dabei entstehende Lithiumhydroxid sei mit einer Reinheit von mehr als 99 Prozent rein genug, um direkt in die Batterieherstellung zurückgeführt zu werden. Dabei konnten auch verschiedene Zusammensetzungen von Batterien recycelt werden, wie Lithium-Eisenphosphat-, Lithium-Manganoxid- und Nickel-Mangan-Kobalt-Varianten.
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