Gesloten kringloop voor batterijrecycling
Als bedrijf zijn we geïnteresseerd in innovaties binnen de batterij industrie. Het recyclen van batterijen is een van de belangrijkste technologische ontwikkelingen die nodig is om onethische mijnbouwpraktijken tegen te gaan en de afhankelijkheid van politiek instabiele partners te verminderen. Om gevoel te krijgen bij wat er speelt in de wereld van batterijrecycling, bezochten we de Battery Recycling Expo in Frankfurt am Main.
De ideale situatie voor batterijrecycling is eenvoudig: in heel Europa zouden mensen gemakkelijk afgedankte batterijen kunnen inleveren. Deze batterijen worden dan gedemonteerd tot hun grondstoffen, die vervolgens worden gebruikt om nieuwe batterijen te produceren. Dit gesloten kringloopsysteem zou eindeloos kunnen blijven draaien, met minimale verspilling en grondstofverlies. Helaas leven we niet in een ideale wereld.
Het recyclingproces
STOKKERMILL RECYCLING MACHINERY ontwikkelt recyclemachines voor onder andere lithium-ion batterijen (LIB’s). We vroegen naar de juiste methodes om batterijen te recyclen. Voor NMC– en NCA-batterijen gebruiken ze een proces in twee fasen om de materialen te scheiden.
De batterijcellen worden eerst veilig vermalen en gesorteerd. Dit levert een hoop verpakkingsmateriaal op, zoals plastics, stalen omhulsels en metalen folies (koper, aluminium). Daarnaast ontstaat er ook black mass, een mengsel van de resterende batterijmaterialen.
De black mass ondergaat vervolgens een hydrometallurgisch proces om waardevolle materialen eruit te halen. Hierbij wordt het materiaal opgelost in een geschikte vloeistof – vaak zuren, basen of andere chemicaliën. De oplossing wordt vervolgens geconcentreerd en gezuiverd om onzuiverheden te verwijderen. Daarna worden de gewenste metalen teruggewonnen. Denk hierbij aan: kathodematerialen (nikkel, kobalt of mangaan), lithiumoplossingen en koolstof.
Uitdagingen en toekomstperspectieven
De huidige recyclingprocessen blijven nog ver achter bij het eerder beschreven ideale scenario. De grootste uitdaging is het bereiken van voldoende zuiverheid – zowel in de black mass als in de teruggewonnen materialen. De scheidingsprocessen (fase 1 en 2) leveren op dit moment nog geen batterij-grade materialen op, die geschikt zijn voor het maken van nieuwe NMC- of NCA-cellen.
Een studie uit 2023, gepubliceerd door de Royal Society of Chemistry, beschreef meerdere mogelijke oplossingen. Veel bedrijven beweren inmiddels machines te verkopen die batterij-grade materialen kunnen produceren. Toch is geen van deze oplossingen tot nu toe commercieel levensvatbaar gebleken. Dat werd zowel bevestigd in het onderzoek als op de Battery Recycling Expo 2024. Experts van Duesenfeld, Green Li-ion en Elemental Battery Metals waren het erover eens: er is nog geen enkel bedrijf dat gesloten kringloop batterijrecycling met batterij-grade output heeft bereikt.
Een mogelijke uitzondering is Fortum Recycling & Waste, een Fins bedrijf dat beweert wél een oplossing te hebben. Zij zeggen dat ze een gesloten kringloop voor batterijrecycling hebben ontwikkeld. Op dit moment kunnen ze materialen van technische kwaliteit produceren en hun doel is om tegen 2027 batterij-grade kwaliteit te bereiken. Ze willen in een eigen fabriek afgedankte NMC- en NCA-cellen recyclen tot nieuwe batterijmaterialen. Voorlopig stuiten ze echter nog op chemische uitdagingen die eerst moeten worden opgelost.
