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Batterierecycling

Allgemeines

Eine Batterie ist eine aus einer oder mehreren Primärzellen (nicht wiederaufladbar) oder aus einer oder mehreren Sekundärzellen (wiederaufladbar) bestehende Quelle elektrischer Energie. Die elektrische Energie wird durch Umwandlung chemischer Energie gewonnen. Auf diese Weise können elektrische oder elektronische Geräte unabhängig vom Stromnetz betrieben bzw. Ausfälle in der Stromversorgung überbrückt werden.

Grundsätzlich unterscheidet man drei Arten von Batterien:

  • Sammelbehältnis für Lithium-Ionen-Batterien und -Akkus (© EAK, 2018)

    Gerätebatterien (z.B. Zink-Kohle-, Alkali-Mangan-Batterien
    Zum Betrieb von elektrischen oder elektronischen Geräten. Man unterscheidet hier Primärbatterien (nicht wiederaufladbar) und Sekundärbatterien oder Akkumulatoren (wiederaufladbar).

    • Gerätebatterien – Lithium-Batterien
      Derzeit fallen zunehmend Lithium-Batterien und Li-Ionen-Akkus als Gerätebatterien an. Von beschädigten Li-Ionen-Batterien geht eine besondere Brand- und Gesundheitsgefährdung aus. Unter www.elektro-ade.at/elektrogeraetesammeln/wissenswertes-ueber-lithiumbatterien/ sind wichtige Informationen zur Verwendung und Entsorgung von Li-Ionen-Batterien und -Akkus enthalten.
  • Fahrzeugbatterien
    Batterien oder Akkumulatoren für den Anlasser, die Beleuchtung oder die Zündung von Fahrzeugen.
  • Industriebatterien
    Batterien und Akkumulatoren für industrielle bzw. gewerbliche Zwecke oder für Elektrofahrzeuge. Industriebatterien fallen in privaten Haushalten nicht an und werden daher hier nicht weiter beschrieben.

 

Behandlung von Gerätebatterien

Sortierung von Gerätebatterien bei der Firma Saubermacher (© Saubermacher, 2018)

Die Firma Saubermacher Dienstleistungs AG (siehe www.saubermacher.at) betreibt in Trofaiach (Steiermark) und mit ihrer Tochterfirma Redux GmbH (siehe www.redux-recycling.com) an verschiedenen Standorten in Österreich und Deutschland Sortierund Behandlungsanlagen für Batterien. An diesen Standorten werden die Batterien sortiert, um eine bestmögliche Verwertung der
Gerätebatterien zu gewährleisten.

Rund 80 Prozent der gesammelten Gerätebatterien sind Primärbatterien (nicht
wiederaufladbar), und zwar vor allem Zink-Kohle- bzw. Alkali-Mangan-Batterien. Darüber hinaus gibt es rund 20 Prozent Sekundärbatterien oder Akkumulatoren (wiederaufladbar), und zwar vor allem Nickel-Cadmium-, Nickel-Metallhybrid- und Lithium-Akkus. Trotz eines Stoffverbotes in der EU für Quecksilber fallen quecksilberhaltige Batterien weiter an und werden in vielen Ländern auch weiter produziert. Viele Primärbatterien enthalten
zwischen 100 und 150 ppm Quecksilber und andere Schwermetalle. Im Zuge des Recyclingprozesses müssen daher Emissionen von Quecksilber und anderen Schwermetallen unbedingt verhindert werden.

Sammlung von Gerätebatterien bei der Firma Saubermacher (© Saubermacher, 2018)

Die Sammlung und Behandlung von Lithium-Batterien stellt eine besondere Herausforderung dar. In Lithium-Batterien sind viele gefährliche Substanzen enthalten. Dazu kommen die charakteristisch hohen Spannungen und Energiedichten. In Kombination mit großer Hitze, mechanischer Einwirkung oder Kurzschluss kann es zu einer unkontrollierten, stark exothermen (wärmefreisetzenden) Reaktion, dem sogenannten „thermal runaway“ mit akuter Brandgefahr kommen.

Lithium-Batterien und -Akkus müssen daher unbedingt getrennt gesammelt, in speziellen Behältnissen transportiert und vor der Behandlung entladen werden. Danach werden sie deaktiviert (thermisch behandelt, erhitzt) und dem Recyclingprozess zugeführt. Seit Kurzem werden diese Behandlungsschritte am Standort der Redux GmbH in Bremerhaven (Deutschland) durchgeführt.

Im Zuge der Recyclingprozesse werden die Batterien durch mechanische, hydrometallurgische und pyrometallurgische Prozesse in ihre Bestandteile zerlegt.

In der folgenden Tabelle und Grafik werden Richtwerte für die zurückgewonnenen Massen an Rohstoffen pro Jahr und die Anteile der Outputfraktionen aus der Behandlung von Gerätebatterien dargestellt. Die Fraktionen Nichteisen-Metalle (Zink, Mangan, Cadmium, Aluminium, Nickel, Cobalt, Kupfer) und die Eisen-Metalle können als wichtige Rohstoffe wiederverwendet werden. Dies ist energetisch weitaus günstiger als die Neugewinnung der Rohstoffe und stellt daher einen wichtigen Beitrag zum Umwelt- und Klimaschutz dar.

Lithium kann mit der derzeit zur Verfügung stehenden Technologie nicht wirtschaftlich und energetisch sinnvoll zurückgewonnen werden.

 
Fraktionen Masse [t] Anteil [%]
Eisen-Metalle 431 20,35
Nichteisen-Metalle 1.152 54,40
Restfraktion 535 25,25
Gesamt 2.117 100,00

Outputfraktionen der Gerätebatterien (Datenbasis 2017)

Zusammensetzung der Gerätebatterien in Massenprozent (2017)

 

Behandlung von Fahrzeugbatterien

Sammlung und Recycling von Fahrzeugbatterien (© BMG, 2017)

Der überwiegende Teil der in Österreich anfallenden Fahrzeugbatterien wird bei der Firma BMG Metall und Recycling GmbH in Arnoldstein/Kärnten verwertet (siehe www.bmg-recycling.at). Da Fahrzeugbatterien Substanzen enthalten, die Mensch und Umwelt schädigen können (z.B. Schwefelsäure), müssen alle Altbatterien fachgerecht entsorgt werden.

Die Sammlung der Altbatterien verfolgt jedoch auch noch einen anderen Zweck, nämlich die Rückgewinnung von wertvollen Ressourcen. Die Fahrzeugbatterien enthalten Blei, das nach entsprechendem Recycling wieder in neue Fahrzeugbatterien eingesetzt werden kann.

Die angelieferten Fahrzeugbatterien werden in einem Bunker übernommen und gelagert. Die abgetrennte Schwefelsäure wird in einem dichten Zwischenbunker gesammelt, über eine Filterpresse gereinigt und danach zu Natriumsulfat verarbeitet, welches bei der Produktion von Waschmittel und Glas verwendet wird.

Nach dem Brecher liegt ein Gemenge aus Gittermetall (Blei), Bleipaste, Kastenmaterial (Polypropylen, Hartgummi) und Kunststoffrestfraktion (Zellulose, PE, PVC) vor. Die anfallende Paste wird vor dem Einsatz in den Kurztrommelöfen entschwefelt. Das wieder verwertbare Gehäusematerial Polypropylen wird dem Recycling zugeführt.

Das Gittermaterial und die Bleipaste (Patent Herstellung von Bleipaste, siehe patents.google.com/patent/EP0127060B1/de) werden in den Kurztrommelöfen zu Rohblei verarbeitet. An den Kurztrommelöfen (KTO) werden die Produkte der Aufbereitung und andere bleihaltige Recyclingprodukte zu Rohblei geschmolzen. Die Abluft der KTO wird über hochwertige Gewebefilter gereinigt.

Bleirecycling (© EAK, 2017

In der Raffinerie wird das an den Öfen produzierte Rohblei in zwei 130 Tonnen-Kesseln wiederum geschmolzen. Je nach Kundenwunsch werden störende Elemente entfernt und gewünschte Elemente in die Bleischmelze legiert. Die fertig legierte Bleischmelze wird über die Gießmaschine in Chargen zu 80 bis 90 Tonnen, in Barrenform (40 bis 44 Kilogramm) ausgegossen und gebündelt (siehe www.bmg-recycling.at).

In der folgenden Tabelle und Grafik werden Richtwerte für die zurückgewonnenen Massen an Rohstoffen pro Jahr und die Anteile der Outputfraktionen aus der Behandlung von Fahrzeugbatterien dargestellt.

 

 
Fraktionen Masse [t] Anteil [%]
Bleipaste (70% Blei) 6.987 44,00
Bleigitter (fast reines Blei) 4.446 28,00
Polypropylen Kasten 794 5,00
Separatoren 476 3,00
Säure 3.176 20,00
Gesamt 15.879 100,00

Outputfraktionen der Fahrzeugbatterien (Datenbasis 2017)

 

Zusammensetzung der Fahrzeugbatterien in Massenprozent (2017)