Lithium-Ionen-Akkus – sie sind allgegenwärtig. Ob in Handys, Laptops, Digitalkameras oder anderen Kleingeräten. Und auch auf der Straße sieht man sie immer öfter in Form von Elektroautos und anderen elektrisch betriebenen Fortbewegungsmitteln. Allein für die Elektromobilität werden künftig immer mehr Akkus gebraucht. Vor allem wenn die Ampel-Koalition ihr ehrgeiziges Ziel von 15Mio. Elektroautos auf deutschen Straßen bis 2030 erreichen möchte. Derzeit sind es nach Schätzungen erst rund 665.000. Ein hehres Ziel, vor allem wenn man bedenkt, welche Rohstoffmassen für eine entsprechende Anzahl von Akkus erforderlich sind. Der Abbau von Lithium ist nicht gerade umweltfreundlich. Für so wichtige Inhaltsstoffe wie Kobalt und Nickel wird zudem eine Verknappung erwartet, die es künftig erschweren dürfte, die Akku-Produzenten mit Rohstoffen zu versorgen. Umso wichtiger – und auch nachhaltiger – ist die Wiederverwendung der wertvollen Stoffe aus alten Akkus.
Sammlung und Separierung alter Akkus
Primobius, ein 2020 gegründetes Joint Venture des an der australischen Börse notierten Unternehmen Neometals mit dem deutschen Technologiekonzern SMS Group, hat sich genau dies auf die Fahnen geschrieben. In Hilchenbach bei Siegen hat das Unternehmen eine zweistufige Demonstrationsanlage zur Aufbereitung von Lithium-Ionen-Akkus gebaut, die 2021 den kommerziellen Betrieb aufnahm. Bis zu 10t Altmaterial kann die Anlage täglich zerkleinern und in ihre Bestandteile zerlegen. Recycelt werden können sowohl große Akkus aus Elektro- oder Hybridfahrzeugen als auch kleine Energiespeicher aus Handys, Laptops und anderen Consumer-Geräten. „Aktuell schreddern wir in rund 80 Prozent der Fälle die ca. 30cm langen Zellen aus der Automobilindustrie“, erläutert Betriebsleiter Alexander Sacherow. Künftig dürften auch alte Akkus aus E-Bikes wiederaufbereitet werden. Dabei werden die Akkus nach der Demontage in einer ersten Stufe zunächst mechanisch geschreddert, um im nächsten Schritt mittels hydrometallurgischer Raffination in ihre wertvollen Bestandteile zerlegt zu werden.
Per Stapler und Kran zu bewegen
Zum Sammeln und Bewegen der Akkus aus der Demontage zum Schredder vertraut Primobius auf Silobehälter von Eichinger Industrie. Insgesamt 16 der per Stapler oder Kran zu bewegenden, orangeroten Behälter sorgen dafür, dass dem Schredder niemals die Nahrung ausgeht. „In der Demontage werden die verschieden großen Module aus den Elektrofahrzeugen sortenrein zerlegt und die einzelnen Zellen in die Behälter gefüllt. Anschließend werden sie per Stapler von der Demontage zum Frontend gebracht, wo der Schredder schon auf die Zellen wartet“, erläutert Alexander Sacherow. Laufzettel an den Stirnseiten der Behälter geben Auskunft über den jeweiligen Inhalt, die Herkunft und die Durchlaufzeit, so dass der Schredder ganz gezielt mit einem Zelltyp befüllt werden kann. Um die vorhandene Fläche so effizient wie möglich zu nutzen, werden die Behälter aufeinandergestapelt.
Wird wieder Nachschub für den Schredder benötigt, fährt ein Mitarbeiter den Ausleger des Hallenkrans heran und befestigt dessen Ketten am Schüttgutbehälter. Eingehängt werden sie an den vier Kranösen, die in die aufgeschweißten Ecken zur Positionsfixierung beim Übereinanderstapeln eingearbeitet sind. Dann tritt der Mitarbeiter zurück und lässt den Kran seine Arbeit tun. Über eine Fernbedienung manövriert er den Behälter auf ein Förderband in mehreren Metern Höhe, das dem Schredder neue Nahrung zuführt. Per Seilzug öffnet er aus sicherem Abstand die Schüttklappe, so dass die ausgedienten Akkus auf das Förderband fallen. Der Behälter wird zurück auf den Boden gesetzt, vom Haken gelöst und sofort per Stapler zurück in die Montage gefahren, um abermals mit Altakkus befüllt zu werden.
„Für unseren Bedarf war es uns wichtig, dass die Behälter sowohl per Stapler als auch per Kran bewegt werden können“, erläutert Alexander Sacherow. Das Förderband am Schredder sei zu hoch, als dass ein Stapler hier heranreichen könnte. Da sich die Kranösen in der Vorrichtung zum Stapeln verbergen, sind sie besonders belastbar und ermöglichen zudem eine effiziente Nutzung des vorhandenen Platzes.
Behälter individuell angepasst
Für den Einsatz bei Primobius wurden die Behälter individuell angepasst. „Damit sich auch die großen Zellen nicht verkanten, haben wir unsere Behälter an den Innenseiten mit Leitblechen ergänzt“, so Alexander Sacherow. Dank dieser ist ein reibungsloser Produktionsablauf möglich. Die Zellen werden per Förderband in den mächtigen Schredder bewegt, wo sie in ihre groben Bestandteile zerlegt werden. Dabei werden Verpackungskomponenten wie Kunststoff, Metallummantelungen und Folien getrennt und die sogenannte Schwarze Masse gewonnen. Sie enthält die wertvollen Rohstoffe wie unter anderem Nickel, Kobalt oder Lithium. Im zweiten Schritt des von Primobius entwickelten Recyclingprozesses können dann die in der Schwarzen Masse gebundenen Materialien mithilfe eines hydrometallurgischen Verfahrens zurückgewonnen werden.