Forschung & Entwicklung
„Lithium-Ionen-Batterien sind eher Elektroschrott als Batterien“
Was ist der Schrott von morgen? An dieser und weiteren Fragen arbeitet Dr. Marcus Eschen, Recyclingexperte in der Abteilung Forschung & Entwicklung. Ein Interview über Herausforderungen im Recycling, Lithium-Ionen-Batterien und darüber, warum er auf der Suche nach dem Ungewöhnlichen ist.
Herr Dr. Eschen, wie sieht das Recycling der Zukunft aus?
Eschen: Insbesondere beim Elektroschrottrecycling haben wir es mit einer immer größeren Komplexität zu tun. Damit steigt die Anzahl der Metalle in den Recyclingrohstoffen. Weil aber Produkte immer effizienter werden müssen, wird auch alles immer kleiner – ebenso die Metallkomponenten. Dieser Trend begleitet uns schon seit Jahren und setzt sich fort. Für uns wird es daher immer wichtiger, auch solche Metalle zu gewinnen, die nur in kleinen Konzentrationen vorhanden sind. Ein gutes Beispiel ist Tantal, ein unedles Metall, das etwa beim Bau von Kondensatoren gebraucht wird. Bisher oxidiert es im Recyclingprozess, landet also in der Schlacke und ist damit für uns verloren. In einem Forschungsprojekt arbeiten wir gerade an Möglichkeiten, Tantal vor dem Schmelzprozess zu entfernen. Auch für andere Metalle wie Gallium und Indium könnte das interessant sein. Hier sind innovative Lösungen gefragt.
Der Anteil von Kunststoff im Elektroschrott wächst. Gleichzeitig sinkt der Metallanteil. Was bedeutet das für Aurubis?
Eschen: Erst einmal, dass wir, um die gleiche Menge Metall auszubringen, immer größere Rohstoffmengen verarbeiten müssen. Das stellt uns gleich vor mehrere Herausforderungen: Das Abtrennen des Kunststoffs von den werthaltigen Komponenten wird zukünftig noch wichtiger, als es heute schon ist. Deshalb müssen wir an den Systemen arbeiten und die Erkennungsraten verbessern.
Gleichzeitig stellt sich aber die Frage: Was machen wir mit all dem Kunststoff? Es gibt Kunststoffrecycler, aber nicht genug für die Mengen, die allein in Europa anfallen. Deshalb überlegen wir, wie machbare und wirtschaftliche Lösungen aussehen könnten – auch gemeinsam mit Partnern aus Industrie und Forschung. Eine Idee ist beispielsweise, aus dem Kunststoff wieder Öl zu gewinnen. Im Idealfall steht dies dann später wieder als Werkstoff zur Verfügung, etwa für die chemische Industrie.
Das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien ist in aller Munde. Ist das auch ein Thema für Aurubis?
Eschen: Natürlich! Schließlich sind Lithium-Ionen-Batterien viel eher Elektroschrott als klassische Batterien. Eine Lithium-Ionen-Batterie besteht aus verschiedenen Komponenten, mit denen Aurubis heute schon umgehen kann. Zugleich könnten wir damit auch mehr solcher Metalle in unser Hüttennetzwerk aufnehmen, bei denen wir heute noch nicht so stark vertreten sind beispielsweise Nickel. Allerdings gibt es bisher noch keine verlässlichen Mengen für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien. Außerdem befinden sich ganz unterschiedliche Batteriesysteme auf dem Markt, die nicht alle gleich zu verarbeiten sind und unterschiedliche Stoffe enthalten. Und auch die verändern sich noch regelmäßig. Wir können also noch nicht ganz genau sagen, was da auf uns zukommt – aber wir bereiten uns darauf vor.
Vermehrt benutzen wir bildgebende Sensoren, um beispielsweise das Anodengießen weiter zu standardisieren.
Stichwort „Industrie 4.0“: Was tut sich hier bei Aurubis?
Eschen: Selbstverständlich arbeiten auch wir intensiv mit den Möglichkeiten, die uns die Sensorik und Datenauswertung heute geben. Mit unseren aktuellen Rechnerleistungen sind wir in der Lage, die Ideen umzusetzen, die vor fünf Jahren noch Zukunftsmusik waren. Das funktioniert natürlich nur in Verbindung mit dem Know-how der Kollegen am Ofen. Denn Daten sammeln ist ja nicht alles. Es geht darum, mit einem möglichst effizienten Satz an Sensoren zielgerichtet Daten zu erheben und diese dann richtig zu interpretieren. Und hier ist interdisziplinäres Teamwork gefragt. Wir müssen verschiedene Kompetenzen an einen Tisch holen. Nur so verbessern wir mittelfristig unser Prozessverständnis und optimieren unsere Prozesssteuerung.
Haben SIe ein Beispiel dafür?
Eschen: Nehmen wir als Beispiel die Anode. Für Außenstehende mögen alle Anoden gleich aussehen. Doch weit gefehlt! Jede Anode hat ihren individuellen Fingerabdruck, da heißes Kupfer nie genau gleich in die Anodenform fließt. Wir schauen uns den Prozess an und suchen nach allem, was ungewöhnlich ist. Denn wir wollen Standardisierung. Bildgebende Sensoren und eine vergleichende Analytik geben uns heute die Chance, zu verstehen, was ein gutes Produkt ausmacht. Dank der Auswertung von Sensormesswerten Tausender Gießschritte lernen wir z. B. mehr über die verschiedenen Temperaturprofile. Erst wenn wir wissen, was dort im Einzelnen passiert, können wir uns die Frage stellen: Wie kann ich den Gießprozess schrittweise optimieren? Es sind diese Kleinigkeiten, die bei unserem Durchsatz am Ende zu spürbar positiven Auswirkungen führen.