Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert drei neue Verbundprojekte zum Batterierecycling mit rund 17 Millionen Euro bis zum Jahr 2024. Diese sollen aktuelle Herausforderungen im Batterierecycling in den Blick nehmen, wie zum Beispiel die Aufbereitung der Rohstoffe und die Digitalisierung von Recyclingprozessen. Vor allem die digitale Erkennung unterschiedlicher Batterietypen sowie die Datenerfassung mit dem Ziel, eine saubere und qualitativ hochwertige Stofftrennung zu ermöglichen, sollen erforscht werden. Hierzu erklärt Bundesforschungsministerin Anja Karliczek:

„Deutschland und Europa müssen Vorreiter für die ‚Nachhaltige Batterie‘ von Morgen werden. Wir brauchen eine umweltverträgliche Batteriewertschöpfungskette vom Rohstoff bis zum Rohstoff. Das Ziel ist eine klimaneutrale Batterieproduktion. Im Alltag spielen leistungsfähige Batterien schon heute eine Schlüsselrolle, und ihre Bedeutung wird weiter zunehmen. Das gilt natürlich auch für die Rohstoffe, die in ihnen verbaut sind. Dabei besteht derzeit ein zu hohes, internationales Abhängigkeitspotenzial bei der Beschaffung der Rohstoffe. Batterierecycling, also die Rückgewinnung von Batteriewertstoffen, stärkt deshalb auch die technologische Souveränität Deutschlands und Europas. Die Rückgewinnung von bis zu 90 Prozent der Wertstoffe einer Batterie könnte künftig etwa 15 bis 25 Prozent des europäischen Bedarfs decken. Darüber hinaus kann der Auf- und Ausbau eines effektiven und effizienten Batterierecyclings ‚Made in Germany‘ internationale Maßstäbe setzen und damit zum Wettbewerbsvorteil werden. Ich freue mich sehr über den Start der drei neuen Forschungsprojekte zum Batterierecycling, die wichtige Forschungsthemen zum ganzheitlichen Verständnis des Batterielebenszyklus adressieren und wesentlich zur Etablierung einer zirkulären Batteriewirtschaft beitragen werden.“

Hintergrund:

Durch den steigenden Einsatz von Batterien in den vielfältigsten Anwendungen ist die Anzahl der im Umlauf befindlichen Batterien sprunghaft angewachsen. Ein Ende dieser Entwicklung ist noch nicht in Sicht: Allein im Automobilbereich ist davon auszugehen, dass die jährliche Batterienachfrage europaweit auf 1 TWh wächst. Das entspricht gemäß etwa 10 bis 15 Millionen Elektroautos und mehreren Milliarden Euro Marktvolumen.

Mit dem Hochlauf der Elektromobilität sind Fragen zur Verfügbarkeit von Rohstoffen und deren Rückführung in den Produktionskreislauf in den Vordergrund gerückt, sowohl in der Forschung und Industrie als auch in der öffentlichen Debatte. Es gilt, Recyclingkapazitäten im Batteriebereich massiv hochzufahren. Dazu gehört neben der Optimierung von bestehenden Recyclingverfahren auch ein Höchstmaß von Flexibilität der Recyclinganlagen, damit diese auch zukünftige Batteriechemien und neue Regularien abdecken können. Die Recyclingprozesse und -anlagen sollen vor allem auch hohe Rückgewinnungsquoten der wichtigen Batterierohstoffe ermöglichen. Auf dieser Weise kann der CO₂-Fußabdruck von Batterien und die Abhängigkeit von Rohstoffimporten reduziert werden.

Das BMBF fördert das Batterierecycling seit über zehn Jahren. In den verschiedenen Forschungsprojekten werden unterschiedliche Verfahren zur Rückgewinnung der Wertstoffe aus Batterien und aus Produktionsabfällen sowie deren Wiederaufbereitung und Rückführung in den Batterie-Wertschöpfungskreislauf weiterentwickelt. Dabei werden gesamte Recyclingprozessketten als auch spezifische Schritte auf unterschiedlichen Skalierungsstufen untersucht. Auch unterstützt das BMBF den Ausbau der nationalen Forschungsinfrastruktur im Bereich des Batterierecyclings, der in den nächsten Jahren mit weiteren Fördermitteln gestärkt werden soll. Ziel ist der Auf- und Ausbau einer starken Forschungs- und Industrielandschaft zum Batterierecycling. Der Transfer von Forschungsergebnissen in die Wirtschaft, insbesondere zu KMU, soll erleichtert und die Aus- und Weiterbildung von wissenschaftlichen Nachwuchskräften soll unterstützt werden.

Diese Forschungsaktivitäten werden nun durch drei weitere Projekte ergänzt:

• Im Projekt „Innovationsplattform einer nachhaltigen, detektierbaren und direkt recycelbaren Lithium-Ionen Batterie“ (IDcycLIB) entwickeln zwölf Partner aus Industrie und Wissenschaft ein nachhaltiges Konzept für Batteriezellfertigung, -recycling und -aufbereitung. Unter anderem werden dafür fälschungssichere Marker entwickelt, die Trenn- und Aufbereitungsprozesse vereinfachen und Materialströme digital erfassen. Neben den Themen Detektierbarkeit und Batteriepass wird auch die schonende wasserbasierte elektrohydraulische Zerlegung und die materialsensitive Sortierung mit neuartiger Zentrifugentechnologie als Recyclingverfahren näher untersucht. IDcycLIB soll so zum Abbau von Versorgungsrisiken sowie zur Verbesserung des ökologischen Fußabdrucks und der Wirtschaftlichkeit von Batterien beitragen. Das Konsortium rund um die Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH mit Sitz in Lahr, hat zum 01.10.2021 seine Arbeit aufgenommen und wird mit ca. 7 Millionen Euro für drei Jahre bis 30.09.2024 gefördert.

• Im Projekt „Sustainable and Transparent Battery Materials Value Chains for a Circular Battery Economy“ (SUSTRAB) werden Strategien zur Steigerung der Transparenz und der Ressourceneffizienz innerhalb der Wertschöpfungskette von Batteriematerialien und -zellen untersucht. Dabei stehen einerseits eine gesteigerte Datentransparenz zu verantwortungsbewusster Rohstoffbeschaffung im Fokus sowie andererseits die Treibhausgasemissionen, die bei ihrer Herstellung und Verarbeitung der Materialien entstehen.  Dafür werden systematische Untersuchungen zum Einfluss unterschiedlicher Rohstoffquellen und zur Kombination von Rohstoffen und Materialien auf die Herstellungsprozesse und Eigenschaften der Batteriematerialien und Batterien durchgeführt.
  Damit die Zusammenhänge untersucht werden können, setzen die vier Verbundpartner Technische Universität Carolo-Wilhelmina zu Braunschweig, BASF SE, Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik sowie das BELLA (Battery and Electrochemistry Laboratory) am Karlsruher Institut für Technologie auf eine Kooperation mit Australien als bedeutendem Rohstofflieferanten. Das Projekt wird seit dem 01.10.2021 mit ca. 2,65 Millionen Euro bis zum 30.09.2024 gefördert.

• Das Projekt „Infrastruktur zur Verbesserung der Datenverfügbarkeit zur Digitalisierung des Batterierecyclings“ (InfraDatRec) ist ein repräsentatives Beispiel für den Ausbau der apparativen Ausstattung von Forschungseinrichtungen im Rahmen der Fördermaßnahme ForBatt (Ausbau der nationalen Forschungsinfrastruktur im Bereich der Batteriematerialien und -technologien).
  Daran beteiligt sind die Technische Universität Bergakademie Freiberg, die Fraunhofer-Institute für Keramische Technologien und Systeme sowie für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie und das Helmholtz Institut Freiberg für Ressourcentechnologie. Das Projekt soll zukünftig Interessierten eine Datenbasis zur System- und Lebenszyklusanalyse von Batterien zur Verfügung stellen. Mit der Infrastruktur werden Material‐ und Prozessdaten aus einzelnen Teilprozessschritten des Recyclings zusammengeführt und mittels Künstlicher Intelligenz analysiert. Einflüsse auf Recyclingprozesse können so erfasst und Maßnahmen zur Effizienzerhöhung abgeleitet werden. Das Data Mining Lab Freiberg wird mit kontinuierlich wachsendem Datenbestand eine wichtige Institution für den Innovationstransfer in die Industrie darstellen. Das im Projekt InfraDatRec initiierte Data Mining Lab Freiberg wird seit dem 01.10.2021 mit 7,2 Millionen Euro und bis zum 30.09.2023 gefördert.