Ein Forschungsprojekt rückt einen bislang selten hochwertig recycelten Bestandteil aus Batterien in den Fokus: Graphit. Partner aus Industrie und Wissenschaft wollen sowohl zurückgewonnenes als auch Naturmaterial aufbereiten und zur Produktion neuer Anoden für Energiespeicher qualifizieren. Ziel ist die Demonstration eines europäischen Wertschöpfungskreislaufs, der mit vergleichsweise geringem Chemikalien- und Energieeinsatz auskommt. An dem Vorhaben unter Führung des kanadischen Bergbauunternehmens Northern Graphite Corporation sind der Technologiemetall-Spezialist H.C. Starck Tungsten, das Chemieunternehmen Rain Carbon Germany und die Friedrich-Schiller-Universität Jena beteiligt.
Ein wichtiger Schwerpunkt liegt auf dem Recycling von Graphit aus Schwarzmasse, die beim mechanischen Zerkleinern von Altbatterien entsteht. Der Rohstoff macht laut H.C. Starck Tungsten bis zu 40 Prozent des aktiven Materials einer typischen Anode aus. Europa sei heute jedoch nahezu vollständig von China abhängig, wenn es um die Reinigungs-, Beschichtungs- und Formgebungstechnologien geht, die erforderlich sind, um Graphit batterietauglich zu machen. Zudem ist konventionelles Recycling bisher kaum eine Alternative zum Abbau des primären Rohstoffs in Minen, da das aus reinem Kohlenstoff bestehende Mineral in gängigen metallurgischen Prozessen meist zerstört werde und somit verloren gehe.
Am Standort Goslar plant H.C. Starck Tungsten wie berichtet eine Anlage, in der das firmeneigene Verfahren zur Schwarzmasseverarbeitung auf eine industrielle Kapazität von ca. 20.000 Tonnen pro Jahr skaliert werden soll. Laut Unternehmensangaben zeichnet es sich durch eine besonders hohe Rückgewinnungseffizienz bei gleichzeitiger Ressourcenschonung aus.
Neben dem Recyclingpfad adressiert das Verbundprojekt die Aufreinigung von Graphit. Die Universität Jena entwickelt und bewertet dafür eine Methode auf Basis von Chlorgas, die als „sauberere Alternative“ zur Reinigung mit Flusssäure gelten könne und zugleich weniger energieintensiv sein soll als Hochtemperatur-Verfahren, die teilweise in der Industrie angewendet werden. „Diese Arbeiten könnten Europa neue Wege eröffnen, um Umweltwirkungen zu reduzieren, ohne die Materialqualität zu beeinträchtigen“, sagt Martin Oschatz, Professor am Center for Energy and Environmental Chemistry der Jenaer Universität.
Nach der Reinigung werden die Materialien an Rain Carbon Germany übergeben: Der Spezialist für Kohlenstoffprodukte mit Sitz in Castrop-Rauxel wird den Angaben zufolge nachhaltige Kohlenstoff-Beschichtungsmaterialien und dazugehörige Prozesse entwickeln, um die elektrochemische Leistungsfähigkeit der Graphit-Anoden zu verbessern. Northern Graphite liefert aus seinen Minen das natürliche Ausgangsmaterial für das Projekt und übernimmt zudem die Mahl-, Formgebungs- und Batterie-Testarbeiten.
Im Forschungszeitraum sollen primärer und sekundärer Graphit zunächst getrennt aufbereitet werden, um Referenzwerte für Reinheit und Performance zu ermitteln. In einem späteren Schritt prüfen die Partner, ob sich beide Ströme zu einem gemeinsamen Anodenmaterial mischen lassen. Perspektivisch soll ein europäisches Produkt entstehen, das von Zell- und Batterieherstellern qualifiziert und kommerziell verwendet werden kann.
Das Vorhaben „USE-G“ („Environmentally Friendly and Safe Graphite Extraction for Europe’s Battery Industry“) startete am 1. Januar und läuft noch bis zum 31. Dezember 2029. Das Gesamtbudget umfasst den Angaben zufolge 1,7 Mio. €; davon stammen 1,14 Mio. € aus einer Förderung des Bundeswirtschaftsministeriums.
