Fraunhofer FFB entwickelt Tool für Batterierecycling
Die Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle (FFB) und die RWTH Aachen haben ein Bewertungsmodell für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien entwickelt. Damit lassen sich unterschiedliche Verfahren hinsichtlich ihrer Kosten und CO₂-Emissionen vergleichen.
Das Modell berücksichtigt auch regionale Strommixe und die Auslastung der Recyclinganlagen.
Bild: Fraunhofer FFB
Das Rechenmodell soll Recyclingunternehmen, Technologieanbietern und Batterieherstellern helfen, unterschiedliche Recyclingverfahren auf einer einheitlichen Grundlage wirtschaftlich und ökologisch zu bewerten.
Wie groß die wirtschaftlichen Herausforderungen beim Batterierecycling sind, zeigte zuletzt eine Untersuchung im EU-Forschungsprojekt Safeloop. Demnach verursacht das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien in Europa unter den untersuchten Bedingungen derzeit durchschnittlich einen Verlust von rund 1,90 Euro pro Kilogramm Batteriepack. Als wesentliche Kostentreiber identifizierten die Forscher unter anderem den Gefahrguttransport, die Demontage und Unsicherheiten bei der Materialrückgewinnung.
Das neue Fraunhofer-Modell setzt bei der Bewertung einzelner Recyclingprozesse an. Denn die verfügbaren Verfahren unterscheiden sich nicht nur hinsichtlich ihres Energiebedarfs und ihrer Rückgewinnungsraten. Entscheidungen in frühen Prozessschritten beeinflussen auch die Qualität der zurückgewonnenen Materialien und den Aufwand in nachgelagerten Stufen. Um diese Zusammenhänge abzubilden, unterteilt das Tool die gesamte Recyclingkette nach einem Baukastenprinzip in einzelne Bereiche, Prozessschritte und Technologien. So lassen sich beispielsweise unterschiedliche Zerkleinerungsverfahren miteinander vergleichen und ihre Auswirkungen auf den weiteren Recyclingprozess untersuchen.
Fraunhofer-Modell berücksichtigt Standort & Auslastung
Grundlage des Tools ist eine Datenbank mit Informationen zu einzelnen Prozessschritten. Anwender können unter anderem den Materialdurchsatz und die Zusammensetzung der zu recycelnden Batterien festlegen und daraus individuelle Prozessketten zusammenstellen.
Das Modell verfolgt die Materialströme über die gesamte Recyclingkette und verknüpft sie mit wirtschaftlichen und ökologischen Kennzahlen. Berücksichtigt werden beispielsweise Energieverbrauch, CO₂-Emissionen, Betriebs- und Investitionskosten sowie Erlöse aus zurückgewonnenen Rohstoffen. Auch Entsorgungskosten, der regionale Strommix, Arbeitskosten und die Auslastung der Anlagen können in die Berechnungen einfließen.
Verändern sich einzelne Parameter wie Durchsatz, Trennleistung oder Rückgewinnungsgrad, zeigt das Tool die Auswirkungen auf nachgelagerte Prozessschritte, Kosten und Emissionen. Damit sollen sich besonders kosten- oder emissionsintensive Bereiche identifizieren und verschiedene Szenarien für den industriellen Hochlauf des Batterierecyclings untersuchen lassen.
„Mit dem Tool wollen wir unterschiedliche Recyclingkonzepte auf einer gemeinsamen Grundlage vergleichbar machen und damit eine belastbare Basis für technologische und strategische Entscheidungen schaffen“, erklärt Benedikt Gruber, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Fraunhofer FFB. Das Modell könne sowohl zur Optimierung bestehender Recyclingprozesse als auch zur Bewertung neuer Technologien eingesetzt werden.
Entwickelt wurde das Modular Lifecycle Tool im Rahmen einer Konsortialstudie mit Partnern aus der Recyclingindustrie, dem Anlagenbau und der Beratung. Perspektivisch soll der Bewertungsrahmen um weitere Batteriechemien, regional differenzierte Datensätze und regulatorische Szenarien erweitert werden.