Wenn Batterien zu Schaum werden: HZDR-Doktorandin mit Konzept zum verbesserten Batterie-Recycling bei Falling Walls
Batterien effizient zu recyceln und die zurückgewonnenen Materialien
wieder in die Produktion zu integrieren, stellt die Industrie immer noch
vor ein scheinbar unlösbares Problem. Weltweit suchen Forscher*innen
deswegen nach neuartigen Methoden. Eine von ihnen ist Anna Vanderbruggen.
Die Doktorandin am Helmholtz-Institut für Ressourcentechnologie Freiberg
(HIF) – einer Einrichtung des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR)
– konnte ein Konzept entwickeln, um Graphit aus verbrauchten Lithium-
Ionen-Batterien zu recyceln. Am 7. November präsentiert sie ihren Ansatz
im Finale des Zukunftswettbewerbs Falling Walls in Berlin.
Die Elektromobilität steigert die Nachfrage nach Lithium-Ionen-Batterien –
und führt weltweit zu einem enormen Bedarf an kritischen Materialien, wie
Nickel, Kobalt, Lithium und Graphit, die zum einen nicht unendlich auf
unserer Erde vorkommen, und zum anderen häufig unter schlechten
Bedingungen abgebaut werden. Daher ist die Entwicklung effizienter
Recyclingtechnologien und die Integration der zurückgewonnenen Materialien
in die Batteriezellenproduktion zwingend erforderlich. Ziel ist es, mit
effizienten Ansätzen Materialkreisläufe zu schließen.
Ein für Lithium-Ionen-Batterien sehr relevantes, aber auch äußerst
kritisches Material ist Graphit. Durch die Energiewende im
Mobilitätsbereich wird Graphit eines der bestimmenden Materialien bei der
Batterieproduktion in den nächsten Jahrzehnten bleiben. Natürliche
Lagerstätten von Graphit, welche wirtschaftlich abgebaut werden können,
sind jedoch selten. Darüber hinaus können Recyclingunternehmen derzeit
Graphit nicht zurückgewinnen. Daher endet es während des
Recyclingprozesses als Abfall oder wird als Reduktionsmittel verwendet.
Anna Vanderbruggen hat sich dieser Herausforderung des Graphitrecyclings
gestellt und ein Konzept zur „Rückgewinnung von Graphit aus verbrauchten
Lithiumionenbatterien“ entwickelt, das auch Thema ihrer Doktorarbeit ist.
„Mein Ansatz nutzt die in der Rohstoffindustrie bewährte Methode der
Schaumflotation, um Graphit zu recyceln. Die Schaumflotation ist ein
etablierter und effizienter Prozess für die Trennung wertvoller Mineralien
von taubem Gestein für Partikelgrößen von etwa 10 bis 200 Mikrometer. Der
Prozess basiert auf der selektiven Hydrophobierung, also wasserabweisenden
Eigenschaft, von Mineralen und der Anhaftung dieser Partikel an Gasblasen,
welche anschließend über einen Schaum ausgetragen werden. Daher sind
Oberflächen-, aber auch andere Partikeleigenschaften wie Größe und
Morphologie, die wesentlichen Trennmerkmale für die Schaumflotation. Das
Hinzufügen einer Schaumflotationsstufe ermöglicht die gemeinsame
Rückgewinnung der Metalle und des Graphits“, erklärt Anna Vanderbruggen
ihren Ansatz.
Genau solche zukunftsweisenden Ideen sind es, die bei dem jährlich
stattfindenden Wettbewerb „Falling Walls“ gesucht werden. Der Wettbewerb,
der sich an junge Erfinder*innen, Forscher*innen, Start-up-
Unternehmer*innen und Studierende richtet, ist der Falling Walls
Conference in Berlin angegliedert. Diese fand erstmalig 2009 zum Jahrestag
des Mauerfalls statt und hat das Motto „Mauern einreißen und Grenzen
überwinden: In den Köpfen, im Denken und im Handeln“. Anna Vanderbruggen
setzte sich zunächst in der nationalen Ausscheidung des Falling Walls Labs
durch und sicherte sich damit die Teilnahme am Finale in Berlin am 7.
November. Dann muss die Französin die Jury mit ihrem 3-minütigen
Kurzvortrag von ihrer Zukunftsidee des Batterie-Recyclings überzeugen, um
„Breakthrough Winner of the Year in the Emerging Talents category of
Falling Walls” zu werden. Die Gewinnerin bzw. der Gewinner erhält einen
Geldpreis und darf ihren bzw. seinen Vortrag am 9. November noch einmal
auf der Falling Walls Conference vor großem Publikum halten.
Die Falling Walls Conference wird vom Bundesministerium für Bildung und
Forschung (BMBF), der Helmholtz Gemeinschaft sowie der Robert Bosch
Stiftung gefördert. Zudem beteiligen sich eine Vielzahl wissenschaftlicher
Einrichtungen und Stiftungen, darunter acatech – Deutsche Akademie der
Technikwissenschaften, die Leibniz-Gemeinschaft, die Fraunhofer-
Gesellschaft, die Max-Planck-Gesellschaft, der Stifterverband für die
Deutsche Wissenschaft, der Deutsche Akademische Austauschdienst (DAAD),
die Körber-Stiftung, die Leopoldina – Nationale Akademie der
Wissenschaften, die Berliner Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft
und Forschung sowie der Europäische Forschungsrat.
Livestream des Finales unter Beteiligung von Anna Vanderbruggen:
Sonntag, 7. November 2021, 9-11 Uhr
www.falling-walls.com/event/li
