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Materialkreislauf Elektrochemisches Verfahren zur Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe

Quelle: Pressemitteilung Fraunhofer IFAM 2 min Lesedauer

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Forschende am Fraunhofer IFAM entwickeln ein elektrochemisches Verfahren, um Lithium, Kobalt und Nickel effizient aus Batterierecycling zurückzugewinnen. Ziel ist es, Rohstoffabhängigkeiten zu reduzieren und den Materialkreislauf nachhaltiger zu schließen.

Spezielle Elektroden, die Forschende am Fraunhofer IFAM entwickeln, entfernen wertvolle Rohstoffe wie Lithium und Kobalt beim Recyceln von Batterien aus dem Prozesswasser.(Bild: Fraunhofer IFAM)
Spezielle Elektroden, die Forschende am Fraunhofer IFAM entwickeln, entfernen wertvolle Rohstoffe wie Lithium und Kobalt beim Recyceln von Batterien aus dem Prozesswasser.
(Bild: Fraunhofer IFAM)

Die Nachfrage nach Lithium, Kobalt und Nickel steigt mit dem Ausbau der Elektromobilität und Energiespeicherung deutlich. Gleichzeitig sind diese Rohstoffe nur begrenzt verfügbar und müssen größtenteils importiert werden. Das erhöht die Bedeutung effizienter Recyclingverfahren.

Elektrochemisches Verfahren zur Rohstoffrückgewinnung

Im Projekt „MeGaBat – Methoden zur elektrochemischen Gewinnung aktiver Batteriematerialien“ wird ein Verfahren entwickelt, das wertvolle Metalle aus dem Prozesswasser beim Batterierecycling isoliert. Dabei kommt ein elektrochemischer Reaktor mit speziell entwickelten Elektroden zum Einsatz.

„Dank ihrer speziellen Eigenschaften entziehen die Elektroden dem Abwasser gezielt Ionen und speichern diese“, erklärt Dr. Cleis Santos, Leiterin der Gruppe Elektrochemische Verfahren für Recycling und Wasseraufbereitung. „So können sie etwa Lithium-Ionen binden – und wir erhalten am Ende des Prozesses den separierten Stoff in Pulverform und hoher Reinheit.“

Die Elektroden werden mittels Siebdruck hergestellt und lassen sich an unterschiedliche Materialien anpassen. Neben Lithium können so auch Kobalt, Nickel oder Kupfer zurückgewonnen werden. Perspektivisch könnten mehrere Reaktoren kombiniert werden, um verschiedene Rohstoffe parallel zu extrahieren.

Vorteile gegenüber bisherigen Verfahren

Im Vergleich zu etablierten hydrometallurgischen Verfahren kommt die Technologie ohne Chemikalien wie Säuren oder Laugen aus und benötigt weniger Energie. Gleichzeitig lassen sich Reinheit und Effizienz der Rückgewinnung steigern – Schätzungen zufolge um 30 bis 40 Prozent.

„Wir möchten wertvolle Rohstoffe und Seltene Erden mit einer hohen Ausbeute und Reinheit zurückgewinnen – und so den Produktkreislauf schließen und Abhängigkeiten reduzieren“, sagt Dr. Julian Schwenzel, Abteilungsleiter für Elektrische Energiespeicher am Fraunhofer IFAM. Auch mit Blick auf regulatorische Anforderungen gewinnt das Thema an Bedeutung: Hersteller müssen künftig verstärkt den CO₂-Fußabdruck nachweisen und mehr recycelte Materialien einsetzen.

Wir möchten wertvolle Rohstoffe und Seltene Erden mit einer hohen Ausbeute und Reinheit zurückgewinnen – und so den Produktkreislauf schließen und Abhängigkeiten reduzieren.

Dr. Julian Schwenzel, Abteilungsleiter für Elektrische Energiespeicher, Fraunhofer IFAM

Perspektiven: Seltene Erden und weitere Anwendungen

Neben Batteriematerialien könnten künftig auch Seltene Erden aus Elektroschrott zurückgewonnen werden. Erste Tests im Labor sind bereits erfolgt, aktuell arbeitet das Team an einer Pilotanlage. „Bislang müssen wir Seltene Erden zu 100 Prozent importieren. Diese Abhängigkeit könnten wir dank unseres Verfahrens reduzieren“, so Santos.

Das Verfahren könnte darüber hinaus auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, etwa bei der Entsalzung von Meerwasser oder der Aufbereitung von Abwasser.

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