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Für einen nachhaltigen Materialkreislauf

Foto: SMS group: Angeschlossene E-Autos auf einem Parkplatz. Ein Auto ist nicht geschlossen und zeigt die innere Technik

E-Autos, Smartphones, Mähroboter – die Welt braucht immer mehr Akkus. Aber die Ressourcen dafür sind knapp und deren Gewinnung mit ökologischen und sozialen Problemen verbunden. Unser Joint Venture Primobius sorgt mit cleveren Recyclinglösungen für Nachschub, der die Umwelt schont.

Logo: SMS group und Primobius: Zwei Kreise laufen ineinander, ein Kreis hat den Schriftzug "Für einen nachhaltigen Materialkreislauf"

Recyclingbedarf in Europa wächst

In der Automobilbranche stehen die Zeichen auf E-Mobilität. Dabei legt eine Komponente eine ganz besonders steile Karriere hin: der Akku. Denn unter anderem von seiner Leistung hängt ab, ob wir mit dem E-Auto nur bis zum Supermarkt kommen oder aber weite Reisen unternehmen können. So wird er – ganz anders als noch der Benzintank im Verbrennerauto – zum entscheidenden Kaufkriterium. Er ist allerdings nicht nur ein wichtiger Leistungstreiber, sondern lässt auch den Kaufpreis in die Höhe schießen: Bis zu 40 Prozent der gesamten Wertschöpfung in der Fertigung eines E-Autos entfällt auf die Batteriezelle! Wegen ihrer hohen Energiedichte sind besonders Lithium-Ionen-Batterien für elektrisch angetriebene Fahrzeuge beliebt.

Nicht nur die Automobilindustrie setzt zur Speicherung von Strom auf Lithium-Ionen-Akkus. In zahlreichen Elektrogeräten oder Photovoltaikanlagen sind diese Stromspeicher im Einsatz. Europa ist heute auf dem Sprung, eine globale Spitzenposition bei der Produktion von Lithium-Ionen-Batterien einzunehmen. Deshalb wächst der Bedarf an den nötigen Rohstoffen rasant an. Doch gerade Lithium und Kobalt sind konfliktbeladene Materialien. Ihr Abbau wird gesellschaftlich kritisch diskutiert und belastet zudem die Umwelt.

Deswegen verpflichten sich weltweit zunehmend Konzerne zu mehr Nachhaltigkeit – und zu einer verantwortungsvollen Rohstoffbeschaffung. Hersteller von E-Fahrzeugen und Elektrogeräten sind mittlerweile sogar zur Rücknahme ihrer Produkte verpflichtet. Sie müssen die Lithium-Ionen-Batterien am Ende ihres Lebenszyklus verwerten. Oder diese Aufgabe an Spezialisten übergeben, damit sie die kostbaren Materialien mit intelligenten Recyclingverfahren zurückgewinnen. Das hat einen weiteren Vorteil: Das Recycling weist eine deutlich bessere Energiebilanz auf als die Batterieproduktion aus Erzen. Es trägt also maßgeblich dazu bei, die CO2-Bilanz von Elektrofahrzeugen und -geräten zu verbessern.

Unser Ziel ist es, der Industrie schnell eine effiziente, hochskalierbare Recyclinglösung anzubieten. Der Markt braucht Verfahren, um die wertvollen Batterierohstoffe wiederzugewinnen. Dazu liefern wir die Technik und Anlagen sowie die Logistik- und Betriebskonzepte.

Horst Krenn,
Geschäftsführer der Primobius GmbH

Doppelt nachhaltig

Zusammen mit dem australischen Projektentwickler Neometals Ltd. haben wir im Sommer 2020 das Joint Venture Primobius GmbH gegründet, um ein umweltfreundliches Recyclingverfahren für Lithium-Ionen-Batterien zu entwickeln. Mit der fortschrittlichen Technologie bringen wir auf besonders nachhaltige Weise Wertstoffe aus Fahrzeugbatterien und Akkus für Elektronikgeräte zurück in den Produktionskreislauf. Die Recyclinglösung von Primobius basiert auf einem zweistufigen Prozess. Im ersten Schritt schreddert die Anlage Altbatterien verschiedener Größen und Typen, sortiert Kunststoff- und Metallteile aus und gewinnt damit die sogenannte „Black Mass“. Diese enthält die begehrten Materialien für die Batterieherstellung. Im zweiten Schritt, dem hydrometallurgischen Verfahren, werden unter anderem Lithium, Nickel und Kobalt extrahiert. Dort können über 90 Prozent der Legierungselemente als hochreine Materialien zurückgewonnen und wieder in der Kathoden- bzw. Batteriezellenproduktion eingesetzt werden. Sie bilden damit die Grundlage für einen geschlossenen Batterie-Wertschöpfungskreislauf.

Dieses Verfahren hat Primobius innerhalb kürzester Zeit für den industriellen Maßstab weiterentwickelt. Der Vorteil des zweistufigen Verfahrens: Das rein mechanische Schreddern der großen Volumina kann standortnah in kleineren Anlagen erfolgen. Die Verwertung der „Black Mass“ übernehmen zentrale Anlagen. Das spart Transportkosten sowie CO2 und senkt das Brand- und Gefahrstoffrisiko, das von größeren Mengen an Lithium-Ionen-Batterien ausgeht.

Foto: SMS group: Demonstrationsanlage in Hilchenbach, Schreddern und Sortieren von Altbatterien
Die Demonstrationsanlage in Hilchenbach: Stufe 1 schreddert und sortiert die Altbatterien (vorne). In Stufe 2 werden Materialien wie Lithium, Nickel und Kobalt zurückgewonnen.
Foto: SMS group: Demonstrationsanlage in Hilchenbach, Kathoden- bzw. Batteriezellenproduktion
Die im hydrometallurgischen Verfahren gewonnenen, hochreinen Chemikalien können direkt in der Kathoden- bzw. Batteriezellenproduktion eingesetzt werden.
Foto: SMS group: Aufbau der Demonstrationsanlage in Hilchenbach
Aufbau der Demonstrationsanlage in Hilchenbach. Die Schreddereinheit zerkleinert Altbatterien und sortiert Kunststoff- sowie Metallteile aus.

Win-win-Situation

Künftige Kunden profitieren vom modularen Aufbau sowohl der Technik als auch des Geschäftsmodells. Horst Krenn, Geschäftsführer bei Primobius, ist von dem Ansatz überzeugt: „Primobius stellt sich bewusst flexibel auf. Denn unsere Kunden aus der Industrie, in der Batteriezellherstellung oder im Recycling haben ganz unterschiedliche Anliegen. Und wir sind bereit, diese Bedürfnisse zu erfüllen – als Anlagenbauer, Projektentwickler, Betreiber und Partner.“

Und damit sich potenzielle Kunden persönlich von der Technologie überzeugen können, hat Primobius in Hilchenbach in Nordrhein-Westfalen eine industrielle Demonstrationsanlage errichtet. Hier können sich Interessenten von der Funktion und Leistungsfähigkeit der Technologie überzeugen. Später soll die Anlage kommerziell zum Recycling von Altbatterien genutzt werden. Von den Testläufen profitiert auch Primobius: Die Daten aus der Demonstrationsanlage können genutzt werden, um das Recyclingverfahren weiter zu optimieren.

Der Standort der Demonstrationsanlage ist daher bewusst gewählt: „Für Deutschland sprechen die zentrale Lage in Europa und eine gute Infrastruktur, die uns logistisch sehr entgegenkommt“, fasst Prof. Dr. Hans Ferkel, CTO der SMS group, zusammen. „Wir rechnen allerdings auch damit, dass hier der Bedarf an Recyclinglösungen besonders stark zunehmen wird – nämlich dann, wenn die Elektromobilität weiter boomt und in ein paar Jahren der erste Schwung Altbatterien in den Kreislauf eingespeist wird.“ Deswegen plant Primobius auch schon den nächsten logischen Schritt: den Bau einer Großanlage im kommerziellen Maßstab.

Primobius hilft dabei, Nachhaltigkeitsziele zu erreichen

Die rückgewonnenen Materialien wie Lithium, Nickel und Kobalt sind hochrein und können direkt in der Batterie(zell)- herstellung verwendet werden.

Das zweistufige System aus Schreddern und Rückgewinnung ermöglicht die effiziente Verteilung von dezentralen und zentralen Anlageteilen in einem Hub-and-Spoke-System.

Recyclingmaterialien ersetzen primäre Rohstoffe, bei deren Schürfung deutlich mehr CO2 anfällt, und etablieren eine ethisch akzeptable Quelle in Europa.

Die standortnahe Zerkleinerung von Altbatterien reduziert das Brandrisiko sowie die Gefahr, dass Schadstoffe aus den Batterien austreten.

Intelligentes Recycling verkürzt die Zeit bis zum CO2- „Break-even“ in der Elektromobilität.

Das hydrometallurgische Verfahren ist energieeffizient und verbessert damit die CO2-Bilanz der Lithium-Ionen-Batterien, vor allem da keine kohlenstoffhaltigen Materialien verbrannt werden.

Günstiger Zeitpunkt

Bereits heute ist Deutschland das europäische Land mit den meisten neu zugelassenen E-Autos. Deutsche Autobauer haben bei dem Thema aufgeholt und bringen immer mehr E-Modelle auf den Markt. Parallel dazu werden in Europa Produktionskapazitäten für Batteriezellen aufgebaut. Diese benötigen dringend Materialien wie Lithium, Nickel und Kobalt, die zunehmend aus europäischen Recyclingquellen stammen sollen. Denn ohne eine Rückführung dieser Metalle in den Produktionskreislauf wäre das in den nächsten Jahren angestrebte Produktionsvolumen der Automobilindustrie gar nicht zu schaffen.

All das zeigt: Recyclingtechnologien sind gefragt. Über das Joint Venture Primobius sind wir für Anfragen von Automobilherstellern und Batterielieferanten gut gerüstet.

Und: Erste Anfragen von Zellherstellern, die sich in Hilchenbach von der Leistungsfähigkeit des Recyclingverfahrens überzeugen wollen, liegen uns bereits vor.

Logo: Primobius, Battery recycling without imits

Die innovative Technologie von Primobius ermöglicht die Schließung des Batterie-Wertschöpfungskreislaufs. Das eröffnet Batterieproduzenten und Automobilindustrie langfristige Planungs- und Versorgungssicherheit – und Wettbewerbsvorteile.

Kreislauf mit einzelnen Schritten: Innovative Technologie von Primobius zur Schließung des Batterie-Wertschöpfungskreislaufs