Batterierecycling


Batterierecycling

Altbatterien
Batteriensammlung in einem Supermarkt

Unter Batterierecycling (auch Batterierezyklierung) wird die stoffliche Wiederverwertung von Batterien und Akkumulatoren zur Gewinnung der darin enthaltenen Elemente, wie Blei, Cadmium oder Zink, verstanden. Für gebrauchte Batterien besteht per Gesetz eine Rückgabepflicht für Verbraucher und eine Rücknahmepflicht für Handel, öffentlich-rechtliche Entsorgungsträger, Hersteller und Importeure.

Europaische UnionEuropäische Union Europäische Union

Land Rücklaufquote
2002[1][2]
BelgienBelgien Belgien 59 %
SchwedenSchweden Schweden 55 %
OsterreichÖsterreich Österreich 44 %
DeutschlandDeutschland Deutschland 39 %
NiederlandeNiederlande Niederlande 32 %
FrankreichFrankreich Frankreich 16 %
Vereinigtes KonigreichVereinigtes Königreich Vereinigtes Königreich 2 % (2009)

Rechtliche Grundlagen

Die Europäische Union hat seit 1991 mehrere Richtlinien zum Thema Batterierecycling herausgegeben. Die erste RL 91/157/EWG über gefährliche Stoffe enthaltene Batterien und Akkumulatoren ist inzwischen außer Kraft. Die RL 93/86/EWG vom 4. Oktober 1993 diente der Anpassung der RL 91/157/EWG an den technischen Fortschritt. Aktuell ist die RL 2006/66/EG in Kraft, geändert durch die RL 2008/12/EG vom 11. März 2008; sie ist bis 26. September 2008 in nationales Recht umzusetzen.[3]

DeutschlandDeutschland Deutschland

Rechtliche Grundlagen

In Deutschland wird das Batterierecycling durch das Batteriegesetz geregelt.

Organisation und Rücklaufquoten

In Deutschland muss jede Verkaufsstelle, die Batterien verkauft, diese auch zurücknehmen. Über 14.500 t gebrauchte Batterien und Akkus wurden 2010 von der Stiftung Gemeinsames Rücknahmesystem Batterien eingesammelt. Insgesamt wird eine Sammelquote von 44 % erreicht. Das neue Batteriegesetz (ab Juni 2009) sieht ab September 2012 eine verbindliche Sammelquote von 35 % vor. Ab 2016 werden 45 % verlangt.

Anders ist die Lage bei Starterbatterien. Wer eine neue Starterbatterie kauft, muss 7,50 € Pfand zahlen, sofern er keine alte Batterie zurückgibt. Daher werden beinahe 100 Prozent der Bleiakkumulatoren in Deutschland gesammelt und wiederverwertet.

Die größte Anlage für Batterierecycling in Deutschland befindet sich in Bremerhaven.

OsterreichÖsterreich Österreich

Rechtliche Grundlagen

Seit 1990 gibt es eine Batterieverordnung [4] zum Abfallwirtschaftsgesetz; sie wurde bisher drei mal geändert. Darüber hinaus gibt es die Abfallbehandlungspflichtenverordnung [5], in der genauere Bestimmungen über die Behandlung der Altbatterien enthalten sind.

Organisation und Rücklaufquoten

In Österreich gibt es ein bundesweites Sammelsystem. Für die Organisation und Abwicklung wurde 1989 das Umweltforum Batterien (UFB) als Vereinigung der österreichischen Batterienimporteure und -hersteller gegründet. Die Altbatterien können beim Handel oder bei den Problemstoffsammelstellen der Gemeinden abgegeben werden.[6]

Österreichs erste Batterienrecycling-Anlage für Zink-Kohle- und Alkali-Mangan-Batterien mit einer Jahreskapazität von 3000 t wurde am 13. April 2000 in Wien auf dem Werksgelände der Fernwärme Wien auf der Simmeringer Haide in Betrieb genommen. Knopfzellen werden zu einer Recyclinganlage nach Deutschland und Akkus zu Verwertungsanlagen nach Schweden, Frankreich und Deutschland gebracht.[6]

Vorlage:SWI Schweiz

Rechtliche Grundlagen

In der Schweiz wird das Batterierecycling durch den Anhang 4.10 der Verordnung über umweltgefährdende Stoffe, Stoffverordnung StoV reglementiert.[7]

Organisation

Die Rückgabe ist dank der vorgezogenen Entsorgungsgebühr (VEG) gratis. Schweizer Bürger sind von Gesetzes wegen dazu verpflichtet die Batterien ordnungsgemäss zurückzugeben, Verkäufer sie zurückzunehmen. Mit der VEG wird der gesamte Entsorgungsprozess, also die Sammlung der Batterien, der Transport in die Recyclinganlage, die Wiederaufbereitung der Wertstoffe sowie die Aufklärung der Bevölkerung finanziert, die Gebühr richtet sich nach dem Gewicht der Batterie. Die VEG wurde am 1. April 2001 eingeführt, der Regelung unterlagen Anfangs alle Haushaltsbatterien, bzw. Batterien mit einem Gewicht bis zu 5 kg. Um die Rücklaufquote weiter zu steigern, wird die Abgabe seit dem 1. Januar 2012 auf alle Batterietypen erhoben.[8] Im Auftrag des Bundesamtes für Umwelt BAFU sorgt die privatrechtliche Genossenschaft Interessenorganisation Batterieentsorgung INOBAT für die Umweltgerechte Entsorgung. Die Altbatterien werden in der weltweit tätigen Batrec Industrie AG in Wimmis BE recycelt. Laut eigenen Angaben hat sie "als weltweit einzige Firma ein System entwickelt, das sowohl die gefährlichen Giftstoffe von Altbatterien wie auch die metallischen Stoffe in einem geschlossenen Kreislauf vollständig isoliert und zu Produkten umarbeitet".

Batterien und Akkus werden in der Schweiz zwar immer häufiger verwendet, dankdem diese aber immer leichter und leistungsfähiger werden und moderne Geräte tendenziell weniger Strom verbrauchen, bleibt das Gesamtgewicht momentan konstant bei etwa 3'500 Tonnen pro Jahr, noch einige Jahre zuvor lag dieser Wert bei 3'800 Tonnen pro Jahr, ist also seitdem gesunken.

Rücklaufquoten

Batterierücklauf Schweiz[9]
2002 61.38%
2009 71.31%
2010 69%
2011 67.16%

In der Schweiz werden bereits 67% der gebrauchten Batterien wieder abgegeben und wiederverwertet. Das BAFU gibt ein Zielwert von 80% vor. Diese Werte sind im Vergleich zu den EU Ländern hoch, die Quote ist jedoch in den letzten Jahren leicht rückläufig, so wurden 2009 ein Höchstwert von 71% aller Batterien zurückgegeben, 2010 noch 69% (Siehe Tabelle). Als mögliche Erklärung gibt die INOBAT an, dass ein Rückgang durch neue Technologien wie Lithium-Ionen-Akkus entstehen kann. Da diese wiederaufladbar sind, gelangen sie erst nach vielen hundert Einsätzen zurück in den Recyclingprozess. Der Absatz wie auch der Rücklauf steigt über einen längeren Zeitraum betrachtet laufend an.

Information der Bürger

Um die Bürger über die Folgen einer unachtsamen Entsorgung von Batterien aufzuklären und um sie zur korrekten Entsorgung zu "erziehen", hat die INOBAT den Battery-Man erfunden. Mit Werbespots, einem Tourbus, der die Schweiz bereist und einer Webseite bringt der Battery-Man den Bürgern das Batterierecycling näher, wenn die Schweizer Rückgabequoten betrachtet werden, mit rechtem Erfolg.

Techniken des Batterierecyclings

Stoffliche Wiedergewinnung von Blei aus Bleiakkumulatoren.

Zink-Kohle, Zink-Luft und Alkali-Mangan-Batterien

Zink-Kohle-, Zink-Luft- und Alkali-Mangan-Batterien enthalten erhebliche Mengen Zink, das bei der Verwertung dieser Batterien im Vordergrund steht. Beim Recycling der zinkhaltigen Batterien ist der Imperial-Smelting-Prozess (IS) das bedeutendste Verfahren. Der Prozess ermöglicht die Verwendung verschiedener zinkhaltiger Stoffe und erfordert daher u. U. Verfahrensschritte, die dem Schmelzen vorangehen. Da sie für das Batterierecycling irrelevant sind, werden sie hier nicht näher betrachtet. Die zinkhaltigen Batterien werden zusammen mit Koks in den Schmelzofen eingebracht. Das Zink verdampft und verlässt zusammen mit den Abgasen den Ofen. In einem Absorber wird flüssiges Blei als feiner Nebel in die Abgase geblasen. Zink bildet mit den Bleitröpfchen eine Legierung und kann abgepumpt werden. Durch Kühlen trennt sich das Gemisch wieder in Blei und Zink. Während das Zink flüssig abgestochen und weiterverarbeitet (Raffination) werden kann, wird das Blei zurück in den Absorber gepumpt.

Ein weiteres Verfahren wurde von den Firmen Sumitomo Heavy Industries und Batrec Industrie AG entwickelt. Beim Batrec-(Sumitomo-)Prozess werden die Altbatterien in einem Schachtofen auf 600–750 °C aufgeheizt. Dazu bedient man sich eines reduzierenden Heißwindes. Die bei der einsetzenden Pyrolyse entstehenden Gase werden anschließend in einer Nachbrennkammer vollständig oxidiert. Um die Bildung von Dioxinen zu vermeiden, werden die Reaktionsprodukte aus der Nachbrennkammer schlagartig auf 60 °C abgekühlt und anschließend einer Abgasreinigung zugeführt. Die Batteriereste aus der Pyrolyse werden in einen Schmelzofen eingebracht. Mittels Induktionsspulen wird das Material auf 1.500 °C aufgeheizt. In reduzierender Atmosphäre werden die enthaltenen Oxide unter Zugabe von Kohle und Magnesiumoxid reduziert und die Metalle aufgeschmolzen. Zink verdampft und wird in einen Absorber geleitet. Dort wird flüssiges Zink in den Abluftstrom gesprüht, an dem das gasförmige Zink kondensiert. Anschließend wird es in Barren gegossen. Das verbleibende Abgas kann aufgrund des hohen Kohlenstoffmonoxidgehalts als Energielieferant für die Pyrolyse genutzt werden. Im Schmelzofen befinden sich noch Schlacke und Ferromangan, die aufgrund unterschiedlicher Dichte leicht zu trennen sind. Das Ferromangan wird als Vorlegierung an Stahlwerke geliefert. Die Schlacke ist zu deponieren.

Nickel-Cadmium-Akkumulatoren

In einen Vakuumdestillationsofen wird ein Behälter mit etwa 500 kg Nickel-Cadmium-Akkumulatoren (NiCd-Akkus) eingesetzt. Der vakuumdicht verschlossene Ofen wird anschließend auf 0,1 mbar evakuiert. Mittels Induktionsspulen wird eine Ofeninnentemperatur von 100–150 °C erreicht. Die Temperatur ist ausreichend, um enthaltenes Wasser und evtl. vorhandene leicht flüchtige organische Bestandteile zu verdampfen. Danach erfolgt eine weitere Erwärmung auf 750 °C und die Zugabe von Prozessmitteln zur Reduzierung des enthaltenen Cadmiumoxids. Angesichts des niedrigen Drucks verdampft das Cadmium bereits bei 310 °C[10] (statt bei 767 °C unter Normaldruck). An einer kalten Stelle kondensiert das Cadmium und kann mit einer Reinheit von 99,9–99,99 % abgeschieden werden. Im Ofen bleibt ein cadmiumarmes Nickel-Eisen-Gemisch (Cadmiumgehalt je nach Dauer der Behandlung 5–300 ppm[11]) und ein Öl-Wasser-Gemisch zurück. Letzteres Gemisch kann chemisch-physikalisch aufbereitet werden. Das Nickel-Eisen-Gemisch kann entweder getrennt oder z. B. bei der Stahlherstellung verwendet werden. Vorteile der Vakuumdestillation sind die vergleichsweise geringen Kosten, die geringe Cadmiumbelastung des Nickel-Eisen-Gemischs und die sehr geringe Abgasbelastung. Cadmium oder Blei sind in den Abgasen nicht nachzuweisen[10].

NiCd-Akkumulatoren können darüber hinaus auch in einem Pyrolyseofen verwertet werden. Dazu werden 4000 kg Altbatterien in reduzierender Atmosphäre auf 350–500 °C aufgeheizt. Innerhalb von 14 h wird ein Großteil des enthaltenen Kunststoffs in flüchtige Kohlenwasserstoffe zersetzt oder verkohlt. Die Abgase des Pyrolyseofens müssen aufwendig nachbehandelt werden. Nach der Behandlung sind noch immer 30 µg Cadmium je m³ Luft nachweisbar[12][13]. Anschließend werden die Batteriereste komprimiert und in einem Destillationsofen auf 900 °C erhitzt. Das enthaltene Cadmiumoxid wird reduziert und Cadmium verdampft. An Kühlelementen kondensiert der Cadmiumdampf. Das Cadmium sowie ein Öl-Wasser-Gemisch können abgeschieden werden. Als dritte Fraktion erhält man ein Nickel-Eisen-Gemisch mit einem Cadmiumanteil von 0,1–0,5 % vom Gewicht. Diese Verwertungsmethode ist teurer als die Vakuumdestillation, das Nickel-Eisen-Gemisch ist zudem stärker mit Cadmium belastet als nach der Vakuumdestillation. Die Pyrolyse ermöglicht jedoch einen höheren Durchsatz.

Nickel-Metallhydrid-Akkumulatoren

Für NiMH-Akkumulatoren kann ebenfalls die Vakuumdestillation verwendet werden. Dabei konzentriert man sich auf das Entfernen des enthaltenen Wasserstoffs. Zurück bleibt wie bei der Verwertung der NiCd-Akkus ein Nickel-Eisen-Gemisch, das an Stahlhersteller weitergereicht werden kann. Bei einem zweiten Verfahren werden die Akkus in einer Schneidmühle geöffnet, damit der Wasserstoff entweichen kann. Anschließend werden die Akkus zusammen mit anderen nickelhaltigen Abfällen gemischt und als Vorlegierung für die Edelstahlproduktion verwendet.

Lithium-Batterien und -Akkus

Lithium-Manganoxid-Primärzellen können ebenfalls mit Hilfe der Vakuumdestillation wiederverwertet werden. Hierbei werden vor allem nickelhaltiges Eisen und Ferromangan gewonnen. Die wieder aufladbaren Lithium-Ionen- und Lithium-Polymer-Akkus werden metallurgisch aufbereitet, wobei vor allem Kobalt, Nickel und Kupfer gewonnen werden.[14]

Einzelnachweise

  1. EU agrees battery recycling law. In: BBC Online, 3. Mai 2006. Abgerufen am 22. Oktober 2010. 
  2. http://www.recyclingportal.eu/artikel/25856.shtml Report: Half UK doesn't recycle household batteries - recyclingportal.eu
  3. Informationsseite der Österr. Wirtschaftskammer zum Batterierecycling
  4. Batterieverordnung (PDF)
  5. Abfallbehandlungspflichtenverordnung
  6. 6,0 6,1 www.Batteriensammeln.at
  7. Verordnung über umweltgefährdende Stoffe (Stoffverordnung, StoV)
  8. BAFU Dokumentation - Entsorgungsgebühr wird ab 2012 für alle Batterien im Voraus erhoben
  9. Batterieabsatz und -rücklauf auf infobat.ch
  10. 10,0 10,1 Sojka, R. (1998): Innovative Recycling Technologies for Rechargeable Batteries
  11. Rentz, Prof. Dr. O.; Engels, Bernd; Schultmann, Dr. Frank (2001): Untersuchung von Batterieverwertungsverfahren und -anlagen hinsichtlich ökologischer und ökonomischer Relevanz unter besonderer Berücksichtigung des Cadmiumproblems"
  12. OekoConsult GmbH (2000): Behandlungsgrundsätze für Batterien und Akkumulatoren
  13. Trueb, L. F.; Rüetschi, P. (1998): Batterien und Akkumulatoren – Mobile Energiequellen für heute und morgen
  14. Informationsschrift der Stiftung Gemeinsames Rücknahmesystem Batterien (pdf)

Weblinks

Deutschland

Schweiz