Batterierecycling-Forschung an onlinefähiger Schredderanlage
Ein Forschungsteam der TU Bergakademie Freiberg untersucht an einer neuen Anlage, die digitale Prozesse ermöglicht, wie Batteriezellen so zerkleinert werden können, dass möglichst viele der enthaltenen Rohstoffe effizient wiedergewonnen werden. Dabei fangen die Forschenden auch leicht flüchtige Stoffe ein, die bisher verloren gingen.
Sensoren und Kameras zeichnen die Prozesse auf und senden die Informationen künftig an eine Datenbank zur Auswertung durch künstliche Intelligenz. Dadurch wird das Recycling effizienter und wirtschaftlich attraktiver. Die TU Bergakademie Freiberg ist damit die erste Forschungseinrichtung in Deutschland, die Recycling-Forschung an einer onlinefähigen Schredder-Anlage in Verbindung mit einer speziellen Forschungsdatenbank betreibt. In dieser Datenbank werden nicht nur die Ergebnisse aus der Anlage gesammelt, sondern auch viele weitere Daten von der TU Bergakademie und ihren Partnern am Standort Freiberg, wie dem Helmholtz-Institut Freiberg und dem Fraunhofer THM, zusammengeführt.
Die Qualität der Schwarzmasse optimieren
Die neue Schredder-Anlage ermöglicht es, ausgediente Batteriezellen bis zu einem Gewicht von 2.500 Gramm in einem Schritt zu zerkleinern. Dabei entstehen Partikel zwischen 0 und 20 Millimetern, insbesondere feine Partikel, die sogenannte Schwarzmasse. Diese enthält die wertvollen Rohstoffe Nickel, Kobalt und Lithium.
„Unser Ziel ist es, diese Materialien möglichst vollständig zu gewinnen. Ab 2027 beziehungsweise 2031 wird dies durch die Neufassung der europäischen Batterieverordnung für die Entsorgung und Wiederverwertung von Batterieabfällen erforderlich. Wichtig ist in diesem Zusammenhang die Qualität der Schwarzmasse. Verunreinigungen durch weitere Bestandteile der Batteriezelle wie Aluminium, Kupfer oder Kunststoff sollen vermieden werden. Die neue Anlage ermöglicht es uns, umfangreiche experimentelle Studien durchzuführen und so die Qualität der Schwarzmasse zu optimieren“, sagt Professor Urs Peuker, Direktor des Instituts für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik an der TU Bergakademie Freiberg.
Entladene Batterien sicher zerkleinern
Die neue Schredder-Technologie kann sowohl für Gerätebatterien aus Powertools oder E-Bikes als auch für größere Zellen aus Elektro- und Hybridfahrzeugen genutzt werden. Die finale Schwarzmasse wird durch weitere, an der TU Bergakademie Freiberg verfügbare, im Pilotmaßstab durchgeführte Schritte wie Sieben, Sichten oder Magnetscheidung erzeugt. Der nun verfügbare Schredder ist ein wichtiger Schritt, der das sichere und nachhaltige Zerkleinern entladener Batterien ermöglicht.
„Ein weiterer Vorteil der Anlage ist die geschlossene Bauweise. Die leichtflüchtigen Elektrolyte, die beim Zerkleinern der Batterien austreten, können damit wiedergewonnen werden. Dadurch steigt zum einen die Prozesssicherheit und zum anderen die Recyclingquote aller Bestandteile“, erklärt Alexandra Kaas, Gruppenleiterin für Recycling.
Komplexe Batterien erfordern neue Prozesse
Im Sommer diesen Jahres begannen die ersten Tests zum Schreddern der Batterien. Neue Sensoren sollen bald für die Anbindung der Schredderanlage an Datenbanken und die Datenanalyse mittels künstlicher Intelligenz sorgen. „Batterierecycling ist komplexer geworden; die klassischen, einfachen Methoden und Werkzeuge stoßen an ihre Grenzen. An der für das Bundesland Sachsen wichtigen Leittechnologie der Elektromobilität entwickeln und demonstrieren wir die Zukunft der Recyclingtechnologien“, schlussfolgert Urs Peuker: „Das geht nur mit Live-Datenerfassung, Big Data und KI.“
(Erschienen im EU-Recycling Magazin 12/2024, Seite 34, Foto: TU Bergakademie Freiberg/A. Hiekel)
