Fraunhofer entwickelt ein Werkzeug für die Batterierecyclung
Fraunhofer FFB und die RWTH Aachen University haben ein Bewertungsmodell für die Recyclung von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Es ermöglicht es, verschiedene Verfahren hinsichtlich ihrer Kosten und CO₂-Emissionen miteinander zu vergleichen.
Das Modell berücksichtigt außerdem die regionalen Strommischungen sowie die Nutzung von Recyclieranlagen.
Bild: Fraunhofer FFB
Das Berechnungsmodell soll Recyclungsunternehmen, Technologieanbieter und Batterieherstellern dabei helfen, verschiedene Recyclungsverfahren auf einer einheitlichen Grundlage – sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch – zu bewerten.
Eine kürzliche Studie des EU-Forschungsprojekts Safeloop wies auf die erheblichen wirtschaftlichen Herausforderungen bei der Batterierückverwertung hin. Laut den Erkenntnissen führt die Rückverwertung von Lithium-Ionen-Batterien in Europa unter den untersuchten Bedingungen derzeit zu einem durchschnittlichen Verlust von etwa 1,90 Euro pro Kilogramm Batteriepack. Die Forscher identifizierten den Transport gefährlicher Güter, die Demontage sowie Unsicherheiten bei der Materialrückgewinnung als wesentliche Kostenfaktoren.
Das neue Fraunhofer-Modell konzentriert sich auf die Bewertung einzelner Recyclingprozesse. Die verfügbaren Methoden unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich des Energieverbrauchs und der Rückgewinnungsraten, sondern auch darin, wie frühe Entscheidungen die Qualität der zurückgewonnenen Materialien sowie die Anstrengungen in den nachfolgenden Schritten beeinflussen. Um diese Zusammenhänge zu erfassen, teilt das Tool die gesamte Recyclingkette mithilfe eines modularen Prinzips in einzelne Bereiche, Prozessschritte und Technologien auf. So können beispielsweise verschiedene Zerkleinerungsverfahren miteinander verglichen und ihre Auswirkungen auf den weiteren Recyclingprozess analysiert werden.
Fraunhofer-Modell berücksichtigt Standort und Nutzung
Das Tool basiert auf einer Datenbank, die Informationen zu den einzelnen Prozessschritten enthält. Nutzer können Parameter wie die Materialmenge und die Zusammensetzung der zu recycelnden Batterien angeben und anschließend individuelle Prozessketten erstellen.
Das Modell verfolgt die Materialflüsse in der gesamten Recyclingkette und verknüpft sie mit wirtschaftlichen und ökologischen Leistungsindikatoren. Es werden Faktoren wie Energieverbrauch, CO₂-Emissionen, Betriebs- und Investitionskosten sowie Einnahmen aus wiedergewonnenen Rohstoffen berücksichtigt. Auch Entsorgungskosten, die regionale Stromzusammensetzung, Arbeitskosten und die Anlagenauslastung können in die Berechnungen einbezogen werden.
Falls einzelne Parameter wie Durchsatz, Trennleistung oder Wiedergewinnungsrate sich ändern, zeigt das Tool die Auswirkungen auf die nachfolgenden Prozessschritte, Kosten und Emissionen an. Dadurch lassen sich besonders kostenaufwendige oder emmissionsintensive Bereiche identifizieren sowie verschiedene Szenarien für die industrielle Ausweitung des Akkurecyclings untersuchen.
„Mit diesem Tool möchten wir verschiedene Recyclingkonzepte auf einer gemeinsamen Grundlage vergleichbar machen und so eine solide Basis für technologische und strategische Entscheidungen schaffen“, erklärt Benedikt Gruber, wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Fraunhofer FFB. Das Modell kann sowohl zur Optimierung bestehender Recyclingprozesse als auch zur Bewertung neuer Technologien eingesetzt werden.
Das Modular Lifecycle Tool wurde im Rahmen einer Konsortiumstudie mit Partnern aus der Recyclingbranche, der Anlagenbauindustrie und der Beratung entwickelt. In Zukunft soll das Bewertungssystem erweitert werden, um weitere Batteriechemien, regional differenzierte Datensätze sowie regulatorische Szenarien einzubeziehen.