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Neues Labor in Freiberg schürft Daten beim Akku-Recycling

Das Dresdner Keramikinstitut (IKTS von Fraunhofer erforscht an seinem neuen Standort in Freiberg effiziente Recyclingprozesse für kritische Batterierohstoffe. Zukünftig wollen die Ingenieurinnen und Ingenieure Batteriepulver mit hoher Reinheit zurückgewinnen und für die Herstellung neuer Batterien nutzbar machen. Foto. Fraunhofer IKTS

Das Dresdner Keramikinstitut (IKTS) von Fraunhofer erforscht in Freiberg effiziente Recyclingprozesse für kritische Batterierohstoffe. Foto. Fraunhofer IKTS

Tuning-KI soll Wiederverwertung auf mehr Effizienz trimmen

Freiberg, 30. November 2021. Mit dem „Data Mining Lab Freiberg“ entsteht in Sachsen ein neues Technikum für die Wiederverwertung von Akkumulatoren. Dort sollen „Künstliche Intelligenzen“ (KI) Daten aus der gesamten Recycling-Prozesskette sammeln und letztere damit auf mehr Effizienz trimmen. Das geht aus Mitteilungen des Bundesforschungsministeriums und der federführenden Bergakademie Freiberg hervor.

Künstliche Intelligenzen sollen das Akku-Recycling effizienter machen und ermitteln, wie jeder Prozessschritt die Ausbeute beeinflusst. Foto: Bergakademie Freiberg

Künstliche Intelligenzen sollen das Akku-Recycling effizienter machen und ermitteln, wie jeder Prozessschritt die Ausbeute beeinflusst. Foto: Bergakademie Freiberg

Bund schießt sieben Millionen Euro zu

Für das neue Technikum stellt das Ministerium im Rahmen des Projektes „Infrastruktur zur Verbesserung der Datenverfügbarkeit zur Digitalisierung des Batterierecyclings“ (InfraDatRec) bis zum Herbst 2023 insgesamt 7,2 Millionen Euro zur Verfügung. Das „Data Mining Lab Freiberg“ werde sich als wichtige Institution für den Innovationstransfer in die Industrie profilieren, wenn die gesammelte Datenmenge wächst, ist man in Berlin überzeugt.

Wie wirken sich Schredder und CO2-Technik auf Gesamteffizienz aus?

Am Projekt beteiligt sind neben der Bergakademie die Fraunhofer-Institute für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) sowie für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) und das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF), das wiederum zum Helmholz-Zentrum Dresden-Rossendorf gehört. Sie wollen in diesem Zuge neue Analysegeräte anschaffen und Datenquellen an einem Punkt vernetzen, so dass ihre KI dann Schwachpunkte und Tuning-Ansätze entlang der Recycling-Kette findet. „Wir untersuchen zum Beispiel, wie sich das Schreddern von Lithium-Ionen-Batteriezellen oder die Rückgewinnung des Lithiums mit Kohlenstoffdioxid, das in den Laboren der Technischen Chemie bei Prof. Martin Betrau stattfindet, auf eine mögliche Wiederverwendung auswirken“, erklärt Projekt-Initiator Prof. Urs Peuker, der an der Bergakademie Freiberg das „Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik“ leitet. „Das übergreifende Ziel des Teams ist es, den Stoffkreislauf von Batteriematerialien wie Nickel, Kobalt, Kupfer und Lithium in Europa zu schließen und hochwertige Funktionsmaterialien für neue Lithium-Ionen-Batterien aus sekundären Quellen bereitzustellen.“

Akku-Recycler bisher größtenteils in China konzentriert

Derzeit gibt es weltweit mindestens 90 Akku-Recycler. Der größte Teil der Kapazitäten ist laut IDTechEx in China konzentriert.

Technologie-Analystin Corinne Stollery ist Hauptautorin der Akku-Recycling-Marktauswertung. Foto: IDTechEx

Technologie-Analystin Corinne Stollery ist Hauptautorin der Akku-Recycling-Marktauswertung. Foto: IDTechEx

IDTechEx rechnet mit exponentiellem Wachstum

In den nächsten Jahren werde der Weltmarkt für solche Rückgewinnungs-Industrien – vor allem durch den Schub in der Elektroauto-Produktion – aber noch stark wachsen: „Die globale Recyclingkapazität wird exponentiell steigen,“ prognostizieren die britischen Analysten. 2042 könnten dann bereits rund zwölf Millionen Tonnen Lithium-Ionen-Batterien pro Jahr wiederverwertet werden.

IDTechEx rechnet mit einem starken Wachstum im globalen Markt für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. Hier die Prognose der Briten in Gigawattstunden und nach Sektoren. Grafik: IDTechEx

IDTechEx rechnet mit einem starken Wachstum im globalen Markt für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. Hier die Prognose der Briten in Gigawattstunden und nach Sektoren. Grafik: IDTechEx

Eigene Initiativen von VW, Tesla, BMW und anderen Autokonzernen gestartet

„Verschiedene Interessengruppen entlang der Wertschöpfungskette erhöhen die Recyclingkapazitäten, um sich auf die Massenverfügbarkeit von wertvollen Li-Ionen-Batterien am Ende ihrer Lebensdauer vorzubereiten“, heißt es in der IDTechEx-Analyse „Li-ion Battery Recycling Market 2022-2042“, die sich allerdings allein auf die gängigen Lithium-Ionen-Batterien konzentriert. Bei diesen Ausbau-Vorhaben spielen sowohl gesetzliche Vorgaben wie auch ökologische Erwägungen eine Rolle, vor allem aber das Bemühen vieler Länder, sich dauerhaft sichere Bezugsquellen für Akku-Materialien zu sichern. Auch wichtige Autohersteller wie VW, Tesla und BMW entwickeln inzwischen entweder eigene Recycling-Anlagen oder kooperieren mit Partnern aus der Wiederverwertungsbranche, um die Akku-Lieferketten für ihre Elektroautos abzusichern.

Anja Karliczek ist Bundesministerin für Bildung und Forschung. Foto: Laurence Chaperon für das BMBF

Anja Karliczek ist Bundesministerin für Bildung und Forschung.
Foto: Laurence Chaperon für das BMBF

Ministerium: Jährliche Batterienachfrage wächst europaweit auf eine Terawattstunde

Die Automobilindustrie gehört auch zu den größten Abnehmern von Akkus und letztlich auch von deren Basismaterialien. „Allein im Automobilbereich ist davon auszugehen, dass die jährliche Batterienachfrage europaweit auf eine Terawattstunde wächst“, schätzt das Bundesforschungsministerium ein. „Das entspricht gemäß etwa zehn bis 15 Millionen Elektroautos und mehreren Milliarden Euro Marktvolumen.“ Die Rückgewinnung von bis zu 90 Prozent der Wertstoffe einer Batterie könne künftig etwa 15 bis 25 Prozent des europäischen Bedarfs decken. „Deutschland und Europa müssen Vorreiter für die ‚Nachhaltige Batterie‘ von Morgen werden“, erklärte Bundesforschungsministerin Anja Karliczek (CDU). „Wir brauchen eine umweltverträgliche Batteriewertschöpfungskette vom Rohstoff bis zum Rohstoff.“

Autor: Heiko Weckbrodt

Quellen: Bergakademie Freiberg, IDTechEx, BMBF