Recycling van batterijen is lange tijd verwaarloosd geweest door batterijfabrikanten. Prestaties en kosten waren veel belangrijker. Nu zitten we dus met een snel groeiende stapel afgedankte batterijen terwijl we niet weten wat we ermee moeten doen. Zelfs niet hoe we alle waardevolle materialen eruit moeten halen. We moeten iets gaan doen aan de recycling van batterijen, en snel.
Tot nu toe was recycling van batterijen niet belangrijk
Chemical and Engineering News schreef kort geleden over batterijtechnologie: we besteedden er op deze site een artikel aan. Maar het meest verontrustende stuk van dit artikel gaat over recycling van batterijen. Daar moeten we zo ongeveer nog aan beginnen. Ja, we moeten dringend de groeiende stapel batterijen recyclen, vooral Li-ion batterijen. Maar neen, we weten nog niet hoe we dat moeten doen. Makers van batterijen hebben zich altijd geconcentreerd op lagere kosten, en levensduur en laadvermogen van de batterij. Daartoe hebben ze vaak de samenstelling van de kathode aangepast. Er zijn tenminste vier verschillende soorten Li-ion kathodes, een probleem voor de recycling. Misschien moeten recyclingbedrijven wel batterijen gaan sorteren naar samenstelling, wat het werk moeilijker en duurder maakt.
De opbouw van de batterij maakt het nog moeilijker. Li-ion batterijen zijn er niet op ontworpen, uit elkaar gehaald te worden. Elke cel bevat kathode, anode, membranen en elektrolyt, en die bestaan uit allemaal verschillende materialen. Ze zijn dicht en veilig opeengepakt in een huls van plastic of aluminium. Batterijgroepen in elektrische auto’s bevatten misschien duizenden cellen, gegroepeerd in modules. Die bevatten ook sensoren, beveiligingen en stroomdraden die zorgen voor een goede werking. Zij geven weer nieuwe problemen (en kosten) bij ontmanteling en recycling. Vergelijk daarmee loodaccu’s, zegt CEN. Die kan je gemakkelijk uit elkaar halen; het lood, 60% van het totale gewicht, kan je goed scheiden van de rest. In industrielanden wordt bijna 100% van het lood in accu’s gerecycled.
Nog niet goed ontwikkeld
Door dat alles worden nog maar weinig Li-ion batterijen gerecycled. VS en EU bijvoorbeeld recyclen maar 5%. CEN heeft het over een klassiek kip-en-ei probleem. Makers letten niet op geschiktheid voor recycling van batterijen. Recyclebedrijven moeten uitgaan van moeilijk materiaal en hebben nog alleen ongeschikte processen tot hun beschikking. Zoals smelten en extraheren bij hoge temperatuur, met veel energiegebruik, een beetje zoals de mijnbouwbedrijven hun materiaal winnen. De fabrieken zijn duur bij de bouw en in bedrijf, en ze moeten de uitstoot van schadelijke stoffen voorkomen met ingewikkelde apparatuur. En dan winnen ze nog niet eens alle materialen terug. Maar het gebruik van Li-ion batterijen groeit snel; in 2030 zou de wereld elk jaar wel eens 2 miljoen ton batterijen kunnen afdanken. Zowel de VS als de EU proberen daarom snel betere recycling van batterijen op poten te krijgen.
CEN bespreekt een aantal manieren van recycling van Li-ion batterijen. In China werken ze met chemisch uitlogen. De batterijen worden opgelost in sterke zuren en behandeld met waterstofperoxide. Maar dit zijn agressieve stoffen, die strikte milieubescherming noodzakelijk maken. CEN verwacht veel van ‘directe recycling’, in ontwikkeling bij het Department of Energy in de VS. Bij één van deze processen wordt het elektrolyt verwijderd met superkritisch kooldioxide; dan wordt de cel vermalen en de onderdelen worden fysisch gescheiden, bijvoorbeeld op basis van verschillen in dichtheid. Een van de voordelen hiervan is dat de materialen de elektrochemische eigenschappen behouden die hen waardevol maken. Andere groepen ontwikkelen robots die waardevolle materialen kunnen uitzoeken, scheiden en terugwinnen. Dat betekent voor de werknemers veel minder risico op elektrische en chemische schade. Automatisering kan ook leiden tot betere scheiding van onderdelen. Maar dit alles staat nog maar aan het begin van zijn ontwikkeling. Er is ook onzekerheid over de koers van technologische ontwikkeling op de langere termijn. Zouden brandstofcellen, gevoed door waterstof, op den duur misschien beter of goedkoper kunnen worden? Of als batterijen zouden winnen, zou dat bijvoorbeeld een Li-lucht batterij kunnen zijn, theoretisch superieur aan de Li-ion batterij? Zelfs als we betere technologieën ontwikkelen voor de recycling van batterijen, zou dat alles grote investeringen kunnen blokkeren.
En de overheid dan?
Een van de kritische materialen in batterijen is kobalt, aldus het milieublog Grist, dat ook een artikel wijdde aan batterijen. Zo’n 50% van alle kobalt ter wereld komt uit de Democratische Republiek Congo. Winning daar gaat gepaard met gewapende conflicten, illegale winning, schendingen van mensenrechten en milieuvervuiling. Recycling van batterijen zou de leveringszekerheid kunnen verhogen. Maar de kobaltprijs is erg instabiel. Gerecycled kobalt kan nu goedkoop zijn en morgen duur. Makers van batterijen zijn daarom niet erg happig op langetermijncontracten met recyclingbedrijven. En er is onderzoek gaande naar vermindering van het gehalte van kobalt in Li-ion batterijen. Zoals Grist zegt: elke batterij die nu gerecycled wordt, kan misschien gebruikt worden in vele batterijen in de toekomst. Maar ze zeggen ook: als de ‘million mile battery’ er komt, leven batterijen veel langer dan nu. De totale hoeveelheid kobalt in batterijen blijft dan misschien wel toenemen. ‘Maar voor een keer is dat dan juist goed voor de Aarde.’
En wat is dan de rol van overheden, in dit universum? Moet de markt maar de juiste strategieën en technologieën ontwikkelen? Grist geeft een suggestie voor een echte oplossing van dit probleem: maak de producenten verantwoordelijk voor hun afval. De Europese Unie en China ontwikkelen al zulk beleid. Maar zelfs dan komen de oplossingen niet direct. Zulke besluiten kunnen landen alleen nemen na flinke strubbelingen. En dan moeten ze nog worden ingevoerd. Maar CEN besluit: ‘Het wordt tijd de koe bij de horens te vatten en werk te maken van de recycling van Li-ion batterijen.’
Interessant? Lees dan ook:
Energieopslag in de transitie
Waarom groeit duurzame energie snel?
De energietransitie is ook een digitale transitie
Heb een machine bedacht die zonder problemen de accu- of batterij kan recyclen op een nette manier
Graag contact met U.