Recycling von Akkus für die E-Mobilität Derzeitige EU-Recycling-Praktiken für E-Auto-Batterien sind nicht rentabel

Der Lehrstuhl „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen kommt im Rahmen einer aktuellen Studie zum Schluss, dass derzeitige EU-Recycling-Methoden für die Akkus aus E-Autos nicht rentabel sind. Grund sind hohe Transportkosten und die Behandlung der Schwarzmasse.

Eine Säule der weltweiten Strategien, um die Emissionen von CO₂ zu verringern und damit den Klimawandel zu verlangsamen, ist die Elektromobilität. Bereits jetzt heißt es, dass die Klimaeffizienz im Individualverkehr mit einem E-Mobil schneller erreicht wird als mit einem Verbrenner. Doch es bleiben große Herausforderungen, die gelöst werden müssen.

Eine dieser Herausforderungen nennt sich Ressourcenknappheit und könnte unsere elektrifizierte Gemeinschaft schneller treffen, als manch einer erwarten mag. Studien mahnen an, dass Europa bis zum Jahr 2030 ein Lithiumproblem zu erwarten hat oder die weltweite Halbleiterei im Jahr 2035 mit Kupferknappheit zu kämpfen haben wird. Um solche Mängel abzuschwächen, gilt das Recycling von Elektroschrott als ein Mittel zum Zweck; nicht nur, um die Ressourcen zurück in den Kreislauf zu füttern, sondern auch, um Lieferkettenabhängigkeiten zu reduzieren.

In Deutschland gibt es bereits viele Projekte, die sich mit dem Recycling der Batterien aus E-Mobilitäts-Anwendungen beim Erreichen ihrer Lebensdauer beschäftigen. Dennoch macht das Recycling von Elektroschrott nur selten nennenswerte Fortschritte. Der Grund: Das Recycling ist häufig unrentabel. Das bestätigt eine aktuelle Studie des Lehrstuhls „Production Engineering of E-Mobility Components“ (PEM) der RWTH Aachen. Damit aber recyceltes Material für die Kunden zu einer Option wird, muss es vom Kostenfaktor her mit Primärressourcen mithalten können.

Unrentabilität durch hohe Transportkosten

„Die Ergebnisse bestätigen, dass die derzeitigen Recycling-Praktiken nicht rentabel sind“, resümiert PEM-Leiter Professor Achim Kampker. Teilweise liegt das an enormen Transportkosten. Nach der Entfernung und Diagnose der Batterie muss das Pack transportiert und gelagert werden. Anschließend folgen Vorbehandlung sowie die mechanischen Recyclingvorgänge. In vielen Fällen wird die Schwarzmasse, die so entstanden ist, wieder transportiert, damit sie den hydrometallurgischen Prozessen unterzogen werden kann. Erst dann kann das gewonnene Aktivmaterial wieder der Batterieproduktion hinzugefügt werden.

Die Forscher des PEM-Lehrstuhls haben sich für die Studie mit 13 Interessensvertretern aus dem Bereich unterhalten; dazu gehörten Batteriehersteller, Erstausrüster (OEMs), Logistikunternehmen und Batterierecyclingunternehmen. Die Menge der Teilnehmer wurde für diesen Bereich als aussagekräftig bewertet. Das Ergebnis? 62 Prozent der Befragten stimmen der Studien-Hypothese, dass das Recycling von Traktionsbatterien in Europa derzeit wirtschaftlich nicht rentabel ist, „eher zu“, 15 Prozent sogar „vollkommen“.

Das liegt zum einen daran, dass die Rückgabemengen von Traktionsbatterien weiterhin gering sind, sodass Recycling-Unternehmen für eine lohnenswerte Auslastung der Anlagen auf Batterien aus elektronischen Geräten oder Altmaterial aus der Batterieproduktion zurückgreifen müssen. Einer der treibenden Kostenfaktoren für das Recycling wird von den Betreibern der Transport genannt.

„Der Batterietransport ist ein kritischer Engpass im Recyclingprozess. Alle Teilnehmer nannten die hohen Transportkosten aufgrund der strengen Sicherheitsanforderungen als große Herausforderung“, heißt es in der Studie. Auch Standorte für sowohl mechanische als auch metallurgische Prozesse sind aufgrund komplizierter Freigabeverfahren schwierig zu finden oder einzurichten. Der Transport ist allerdings nicht weniger kompliziert, etwa aufgrund bestimmter Behälter, die Sicherheitsanforderungen erfüllen müssen, teuer zu mieten sind und dann auch von Schwerlasttransportern bewegt werden.

Eine Lösung könnten Spoke-and-Hub-Strukturen darstellen, ein organisatorisches oder logistisches Strukturmodell, bei dem ein zentrales Element („Hub“) mit mehreren dezentralen Einheiten („Spokes“) verbunden ist. Die Spokes sind nicht direkt miteinander verbunden – der Austausch läuft stets über den Hub. „Den Ergebnissen der Befragung zufolge stimmen 77 Prozent der Teilnehmer der Hypothese zu und weitere 23 Prozent stimmen eher zu, dass diese Struktur in Europa eingeführt werden sollte. Mehrere Teilnehmer betonten jedoch, dass es noch an praktischen Umsetzungsstrategien für die Spoke-and-Hub-Struktur fehlt und diese entwickelt werden müssen“, hält die Studie fest.

Was tun mit der Schwarzmasse?

Der Umgang mit dem Pulver, das nach dem mechanischen Zerkleinern der Batterien bleibt, ist als Kostenfaktor ebenfalls nicht zu unterschätzen. Die Gewinnung wertvoller Metalle wie Lithium, Nickel, Kobalt und Mangan aus der schwarzen Masse erfordert präzise Kontrollen und komplexe Verfahren, um sicherzustellen, dass die Metalle in hoher Reinheit gewonnen werden. Die bei der Hydrometallurgie anfallenden Abfälle können giftige Stoffe und Schwermetalle enthalten, die eine weitere Behandlung erfordern. Aufgrund des hohen Energiebedarfs stellen auch thermale Verfahren einen Kostentreiber dar.

„Mehrere Umfrageteilnehmer wiesen darauf hin, dass ein kosteneffizienter Betrieb von hydrometallurgischen Anlagen jährliche Einsatzmengen zwischen 20.000 und 60.000 Tonnen erfordert. Die Planung solcher Kapazitäten wird durch den Mangel an verlässlichen Daten über zukünftige Batterie-Rücklaufmengen erschwert“, heißt es.

Und was ist, wenn die hydrometallurgischen Anlagen nicht zur Verfügung stehen? „Alle Teilnehmer der Studie bestätigten, dass der unabhängige Verkauf auf außereuropäischen Märkten der wichtigste Bestimmungsort für die in Europa hergestellte schwarze Masse ist. [...] Nur ein Bruchteil der Teilnehmer meldete Verkäufe auf dem europäischen Rohstoffmarkt (44 Prozent) oder die Rückgabe der schwarzen Masse an Batteriehändler (11 Prozent). Den Teilnehmern zufolge wird die Exportdynamik in erster Linie durch wettbewerbsfähigere Preise auf Märkten wie Korea, China und den Vereinigten Staaten bestimmt. Zwar gibt es auch europäische Käufer, aber ihre Angebote sind im Allgemeinen weniger attraktiv.“

Batterierecycling mag unrentabel sein – aber muss es das bleiben?

Die Studie kommt zu dem Schluss, dass das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien aus E-Fahrzeugen in Europa derzeit wirtschaftlich nicht rentabel ist. Statt isolierter Prozessinnovationen braucht es einen systemischen Ansatz: Ein Spoke-and-Hub-Modell mit regionaler Vorbehandlung und zentraler chemischer Aufbereitung kann Kosten senken und Effizienz steigern.

Voraussetzungen für funktionierende Kreisläufe sind stabile Rückführmengen, klare Eigentumsverhältnisse und rechtliche Sicherheit im Umgang mit Altbatterien. Modelle wie Herstellerverantwortung oder Batterieleasing können dabei helfen. Künftige Forschung sollte praxistaugliche Konzepte für zirkuläre Batterie-Wertschöpfungsnetzwerke entwickeln, und zwar inklusive Standortplanung, regulatorischer Rahmenbedingungen und länderübergreifender Bilanzierung. Szenariobasierte Tools könnten zudem helfen, Infrastruktur und Prozesse besser an Rücklaufprognosen und Vorgaben im EU-Raum anzupassen. (sb)

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