COMET-Modul FuLIBatteR
02.02.2023
Der Fokus von FuLIBatteR liegt auf dem Schließen von Materialkreisläufen mit dem Schwerpunkt auf der Rückgewinnung kritischer Rohstoffe (CRM) aus dem Aktivmaterial (auch Schwarzmasse genannt) von Lithiumionenbatterien (LIB) unterschiedlicher Anwendungsbereiche (Automobil, stationäre und portable Speichermedien).
Aktuelle Batterierecyclingprozesse konzentrieren sich hauptsächlich auf die mechanische Aufbereitung, um Gehäuse, Kabel und andere grobe Komponenten abzutrennen. Der größte Massenanteil von LIB nach der Aufbereitung, das feinkörnige Aktivmaterial (bis zu 70 Gew.-% der Batteriemasse) enthält die kritischen Elemente Lithium, Phosphor, Kobalt, Silizium und Graphit als auch andere wirtschaftlich bedeutende Metalle, wie Kupfer, Nickel und Mangan in variierenden Konzentrationen. Momentan werden viele der genannten Elemente nicht selektiv zurückgewonnen und enden im Abgas oder der Schlackenfraktion nach pyrometallurgischer Behandlung oder gelöst im Abwasser nach hydrometallurgischen Prozessen.
Darüber hinaus werden zur Erreichung der europäischen Klimaziele Transportmittel mit geringen Emissionen durch Steuervorteile unterstützt, was zu signifikant ansteigenden Zahlen bei den Elektroautoverkäufen führt. Des Weiteren bedingen der beträchtliche E-Bikeboom in ganz Europa sowie die nötigen Speicherkapazitäten für erneuerbare Energieformen einen stetig wachsenden Bedarf an LIB. Diese Trends werden zwangsläufig ansteigende Mengen an gebrauchten und verbrauchten LIB für das Recycling verursachen.
Die enorme Variation im LIB-Abfallstrom und ansteigende Lebensdauer der Batterieprodukte aufgrund von Nachhaltigkeitsanforderungen bringen eine große Unsicherheit im Bezug auf die Stoffstrommengen und den Zeithorizont zur Erhaltung derselben mit sich. Demnach handelt es sich um den richtigen Zeitpunkt, um an neuen Recyclingstrategien für vermarktete LIB-Zellsysteme samt neuartiger Elektrodenmaterialien zu forschen und diese zu entwickeln. Die Einführung von Recyclingprozessen, welche von Schwankungen im LIB-Inputstrom unabhängig sind, gelten als Ziel zur Vermeidung von Verlusten an wertvollen kritischen Sekundärrohstoffen.
Die Thematik des Schließens von Materialkreisläufen in der Batterierecyclingkette ist von großer Bedeutung für Gesellschaft, Industrie und Wirtschaft. FuLIBatteR reduziert die Abhängigkeit von globalen Rohstoffmärkten und unterstützt dadurch Österreich und Europa dabei, konkurrenzfähig zu bleiben und ein hohes Level an Beschäftigung zu halten. FuLIBatteR sorgt durch Kombination der Disziplinen Abfallwirtschaft, Verfahrenstechnik, Metallurgie und Biotechnologie auch dafür, dass LIB keine zu deponierenden Abfallstoffe am Lebensende produzieren.
Diverse Ansätze fokussiert auf mechanische, pyro- und hydrometallurgische Schritte werden getestet, um über den Stand der Technik hinauszugehen. Die Outputfraktionen mit erwartet hoher Qualität sollen als Sekundärrohstoffe neuerlich für die Batterieproduktion oder auch für andere Industriesektoren, wie den Stahl- und Feuerfestindustrien, dienen. Beispielsweise lassen sich die generierte Metalllegierung als Zusatz für Spezialstähle oder auch der Graphit als Additiv zur Magnesia-Karbonstein-Herstellung nutzen. Die Zusammenarbeit mit LIB-anwendenden Firmen z.B. in der Automobilbranche schließt die Materialkreisläufe und garantiert Forschung auf der richtigen Spur.