Deutschlands Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen wie z.B. Lithium, Kobalt und Nickel hat in den letzten Jahren enorm zugenommen – allein die Kosten für Lithiumimporte stiegen innerhalb eines Jahrzehnts auf rund 21 Milliarden Euro. Um den Produktkreislauf zu schließen, präsentiert das Fraunhofer IFAM auf der Hannover Messe 2026 ein neues elektrochemisches Verfahren. Im Projekt „MeGaBat“ gelingt es, wertvolle Metalle mittels spezialisierter Elektroden direkt aus Prozesswasser zu isolieren. Diese Methode arbeitet ohne aggressive Chemikalien, schont das Klima und steigert die Effizienz um bis zu 40% gegenüber herkömmlichen Batterie-Recyclingprozessen.
Überblick: Elektrochemisches Batterie-Recycling (Fraunhofer IFAM)
- Verfahren: Elektrochemische Ionentrennung mittels spezieller Elektroden.
- Rohstoffe: Gewinnung von Lithium, Kobalt, Nickel und Kupfer (künftig auch Seltene Erden).
- Effizienz: Steigerung der Ausbeute um 30 bis 40% gegenüber konventionellen Methoden.
- Nachhaltigkeit: Verzicht auf Säuren und Laugen, signifikanter CO2-Vorteil.
- Besonderheit: Rückgewinnung der Stoffe in Pulverform mit sehr hoher Reinheit.
- Status: Erfolgreiche Labortests, aktuelle Errichtung einer Pilotanlage.
- Marktpotenzial: Reduzierung der Importabhängigkeit (Lithium-Importe stiegen auf 21 Mrd. €).
- Laufzeit: Gefördert durch das BMFTR bis Ende 2028.
Der wirtschaftliche Druck: Importwerte verfünfzigfacht
Wie relevant effiziente Recyclingmethoden sind, wird durch aktuelle Marktdaten deutlich. Laut einer Deloitte-Studie ist der Wert der deutschen Lithiumimporte zwischen 2013 und 2023 von 514 Millionen Euro auf 21 Milliarden Euro gestiegen. Neben Lithium stehen dabei auch Kobalt und Nickel im Fokus, deren Beschaffung oft mit globalen Abhängigkeiten und schwierigen Zugängen verbunden ist. Das Ziel des Fraunhofer-Instituts für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM ist es daher, die Ausbeute und Reinheit bei der Rückgewinnung bestmöglich zu steigern, sodass ein echter Stoffkreislauf entsteht.
MeGaBat: Elektrochemie statt aggressiver Chemie
Bisherige hydrometallurgische Verfahren zur Rückgewinnung von Batteriematerialien gelten bislang als energieintensiv und benötigen oft große Mengen an Säuren oder Laugen. Demgegenüber setzt das Projekt „MeGaBat“ (Methoden zur elektrochemischen Gewinnung aktiver Batteriematerialien) stattdessen auf einen elektrochemischen Reaktor.
Funktionsweise der Technologie
Das Verfahren beginnt mit der Prozesswasser-Behandlung, bei der das während des Recyclings anfallende Abwasser direkt in den Reaktor geleitet wird. Dort befinden sich im Siebdruckverfahren hergestellte Spezial-Elektroden, die aufgrund ihrer spezifischen Oberflächeneigenschaften gezielt Ionen wie z.B. Lithium-Ionen aus der Lösung binden.
Auf diese Weise erfolgt eine präzise Stoffisolation, an deren Ende wertvolle Rohstoffe als hochreines Pulver gewonnen werden. Die abschließende Kreislaufführung ermöglicht es, dass das nun gereinigte Wasser unmittelbar wieder in den Prozess zurückgeführt wird. Durch die technologische Anpassung der Elektroden lassen sich zudem Kobalt, Nickel oder Kupfer isolieren. Somit wäre künftig der Aufbau größerer Anlagen denkbar, in denen das Abwasser mehrere Reaktoren durchläuft, um verschiedene kritische Rohstoffe in einem kontinuierlichen Durchlauf nacheinander zu extrahieren.
Effizienzsteigerung und regulatorische Vorteile
Zudem sind die Vorteile gegenüber konventionellen Methoden messbar. Demnach gehen Forscher davon aus, dass die Effizienz des gesamten Verfahrens um 30 bis 40% gesteigert werden kann. Da die Technologie ohne zusätzliche Chemikalien auskommt, sinken nicht nur die Betriebskosten, sondern auch der CO2-Fußabdruck signifikant. Dies ist insbesondere mit Blick auf neue EU-Vorgaben relevant, denn Hersteller müssen künftig den gesamten CO2-Fußabdruck ihrer Produkte nachweisen und verbindliche Quoten für den Einsatz von recyceltem Material erfüllen. Eine hohe Reinheit der Rückgewinnung, wie sie das Fraunhofer-Verfahren ermöglicht, ist hierfür eine Grundvoraussetzung.
„Gemäß EU-Vorgaben müssen Hersteller künftig häufiger den gesamten CO2-Fußabdruck vom Rohstoff bis zum Produkt nachweisen, in neuen Produkten muss außerdem mehr recyceltes Material eingesetzt werden. Die Frage nach Effizienz und Qualität der Rückgewinnung wird also immer wichtiger. Wir möchten wertvolle Rohstoffe und Seltene Erden mit einer hohen Ausbeute und Reinheit zurückgewinnen“. – Dr. Julian Schwenzel, Abteilungsleiter für Elektrische Energiespeicherung am Fraunhofer IFAM
Ausblick: Von der Pilotanlage bis zu Seltenen Erden
Nach erfolgreichen Tests im Labor arbeitet das Team um Dr. Julian Schwenzel und Dr. Cleis Santos aktuell an einer Pilotanlage. Das Potenzial der Technologie reicht dabei über das reine Batterie-Recycling hinaus, denn künftig sollen auch Seltene Erden aus Altgeräten extrahiert werden, um in diesem Bereich die bisherige 100-prozentige Importabhängigkeit zu reduzieren. Darüber hinaus ist die Wasseraufbereitung auch für die Entsalzung von Meereswasser oder die Reinigung von Abwässern aus Kliniken geeignet.
Das Projekt wird vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert und läuft planmäßig bis Ende 2028. Folglich stellt es einen wichtigen Baustein für die technologische Souveränität und die Rohstoffsicherheit des Wirtschaftsstandorts dar.
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