„Was wir zusammenbauen können, können wir auch wieder auseinandernehmen“: Bosch plant, bis 2030 mehr als eine Million Batterien von Elektrofahrzeugen zu recyceln.
Der Aufstieg des Elektroautos stellt eine ganze Reihe von Herausforderungen auf industrieller Ebene dar. Eines der Probleme, die sich bisher noch nicht deutlich zeigen, aber mittel- und langfristig von entscheidender Bedeutung sein werden, ist die Recyclung der Batterien. Da die Anzahl der elektrifizierten Fahrzeuge zunimmt, muss die Industrie sich auch darauf vorbereiten, ihre Komponenten am Ende ihrer Lebensdauer zu verarbeiten. Es geht nicht nur darum, Materialien wie Lithium, Nickel oder Kobalt zurückzugewinnen – es gibt eine vorangegangene Phase, der in der Regel keine große Aufmerksamkeit geschenkt wird, die jedoch ebenfalls entscheidend ist: Die Umwandlung einer großen Batterie in eine Ansammlung von Materialien, die sicher, schnell und effizient verarbeitet werden können.
In diesem Bereich arbeitet Bosch Rexroth, die Abteilung für Industrietechnologie des deutschen Konzerns Bosch, die automatisierte Lösungen entwickelt hat, um den Recycling von Batterien für Elektrofahrzeuge zu erleichtern. Sebastian Krieger, verantwortlich für Ingenieurwesen und kommerzielle Unterstützungsprojekte zur Fabrikautomatisierung im Unternehmen, ist klar darüber, was sie erreicht haben: „Was wir zusammenbauen können, können wir auch wieder auseinandernehmen.“
15 Jahre Erfahrung im Herstellen von Batterien nützen sich auch beim Auseinandernehmen aus
Das Unternehmen hat die über fünfzehn Jahre an Erfahrung im Batteriebau in den Recyclingbereich übertragen, um den Demontageprozess dieser Komponenten in einen schnelleren und besser kontrollierten industriellen Prozess zu verwandeln: „Die Herausforderung bestand darin, unsere Fertigungserfahrung auf Lösungen für das Recycling zu übertragen.“
Laut Prognosen von Bosch werden in Europa im Jahr 2030 mehr als eine Million Batterien für Elektrofahrzeuge zum Recyceln verfügbar sein. Weltweit planen die Automobilhersteller bis zu diesem Zeitpunkt jährlich 54 Millionen batteriebetriebene Elektrofahrzeuge zu produzieren, verglichen mit 10,5 Millionen im Jahr 2022. Dieses Wachstum wird die Nachfrage nach Rohstoffen erhöhen und im Laufe der Jahre auch das Volumen der Batterien, die nach Ablauf ihrer Lebensdauer entsorgt werden müssen, steigern.
Lithium-Ionen-Akkus haben in der Regel eine Lebensdauer von acht bis fünfzehn Jahren, und wenn sie nicht mehr als nutzbar angesehen werden, stellt ihre Entsorgung erhebliche Umwelt- und Sicherheitsprobleme dar. Die Recyclung beginnt jedoch nicht direkt mit dem Abbau der Metalle: Zunächst muss der Akku vorbereitet werden, damit er in die anschließenden industriellen Verarbeitungsschritte eingebracht werden kann.
Ein automatisierter und sichererer Prozess
Diese vorangegangene Phase, die als Vorbereitungsbehandlung bezeichnet wird, umfasst die anfängliche Analyse des Moduls, dessen Öffnen, die elektrische Entladung, den Demontagevorgang sowie die Trennung der Materialien nach Typen. Das System verfügt zudem über Überwachungs- und Nachverfolgungstools, um die umweltbezogene Kontrolle des Prozesses zu erleichtern. Nach Abschluss dieser Arbeiten „bereiten wir die Batterien sowohl für die Zerkleinerung als auch für die pyrometallurgischen und hydrometallurgischen Verfahren vor, die es ermöglichen, wertvolle Rohstoffe aus den Batterien zu gewinnen und sie für eine Wiederverwendung bereitzustellen“, erklärt er.
In diesem gesamten Prozess stellt das Entladen eines der größten Hindernisse dar: „Bevor die Zellen einer Batterie zerkleinert und verarbeitet werden können, müssen sie chemisch deaktiviert werden. Traditionell war die einzige Möglichkeit dazu Zeit: Die Batterien wurden entladen und bis zu 24 Stunden ruhen gelassen, damit sie vollständig inaktiv wurden.“ Das Unternehmen hat hingegen ein automatisiertes und patentiertes Verfahren zur tiefen Entladung entwickelt, das es ermöglicht, die Module je nach ihren Eigenschaften in nur fünf bis fünfzehn Minuten chemisch zu deaktivieren.
Der erzielte Unterschied betrifft nicht nur die Geschwindigkeit, sondern auch die Sicherheit. Batterien können Kurzschlüsse verursachen, Brände auslösen oder die Arbeiter chemischen Stoffen aussetzen, wodurch auch bei ihrer Handhabung physische Risiken bestehen. In dieser Situation ermöglicht die Automatisierung des Entladens eine Verringerung dieser Gefahren sowie eine Verbesserung der Effizienz der Aufbereitung.
Unter optimalen Bedingungen kann die Recyclung bis zu 95 Prozent der chemischen Elemente einer Batterie zurückgewinnen und wiederverwenden, darunter Lithium, Nickel, Kobalt und Kupfer. Für Bosch trägt diese Möglichkeit nicht nur dazu bei, die Abhängigkeit von Rohstoffen zu verringern, die geopolitischen Spannungen und Lieferproblemen ausgesetzt sind, sondern begrenzt auch den Umweltaufwand, der mit ihrer Gewinnung, Verarbeitung und Beseitigung verbunden ist.
„Meine größte Sorge war stets die Nachhaltigkeit und die Frage, wie wir Technologie nutzen können, um zur Schaffung von Kreislaufsystemen beizutragen. Die Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen sowie die Herstellung von Zellen können ernsthafte Umweltauswirkungen haben, genauso wie die Entsorgung von gebrauchten Batterien. Durch deren Recyclung minimieren wir diesen Einfluss und machen einen großen Schritt hin zu einer zirkulären Wirtschaft für die Mobilität der Zukunft“, schließt Krieger ab.