Recycling van lithium-ion accu's: metalen en methoden

Bij recycling van lithium-ion accu's worden vooral kobalt, nikkel, koper en aluminium teruggewonnen, en in toenemende mate lithium. De twee belangrijkste routes zijn pyrometallurgisch (smelten) en hydrometallurgisch (chemisch oplossen), met elk hun eigen efficiëntie en milieueffecten.

Waarom accurecycling steeds belangrijker wordt

De vraag naar lithium-ion accu's groeit snel, vooral door elektrische auto's. Hierdoor stijgt ook de vraag naar grondstoffen als lithium, kobalt en nikkel. Mijnbouw heeft echter een grote milieu-impact en sommige materialen zijn geografisch geconcentreerd, wat de leveringszekerheid onder druk zet. Recycling kan helpen om deze druk te verlichten door waardevolle metalen terug te winnen uit gebruikte accu's. Daarnaast vermindert het de berg afval die anders zou ontstaan. In Europa gelden sinds kort strengere regels voor de inzameling en recycling van batterijen, wat de ontwikkeling van efficiëntere recyclingtechnieken stimuleert.

De twee belangrijkste recyclingroutes uitgelegd

Er zijn grofweg twee industriële methoden om lithium-ion accu's te recyclen:

• Pyrometallurgie: de accu's worden in een oven gesmolten. Hierbij blijven kobalt, nikkel en koper achter als een legering; lithium en aluminium belanden echter in de slak en gaan vaak verloren.
• Hydrometallurgie: de accu's worden eerst vermalen en dan in zuur opgelost. Via verschillende chemische stappen worden metalen zoals lithium, kobalt, nikkel en mangaan selectief neergeslagen of geëxtraheerd. Deze methode kan meer metalen terugwinnen, waaronder lithium, met een hogere zuiverheid.

Daarnaast is er directe recycling, waarbij de kathodematerialen worden hersteld zonder dat ze volledig worden afgebroken. Deze methode staat nog in de kinderschoenen, maar belooft de hoogste efficiëntie en laagste energieverbruik.

Welke metalen worden teruggewonnen en met welke efficiëntie?

De terugwinningsefficiëntie verschilt per metaal en per gebruikte technologie. Gangbare praktijkcijfers:

De efficiëntie wordt beïnvloed door de chemische samenstelling van de accu en het feit of de recyclinginstallatie is geoptimaliseerd voor specifieke batterijtypen.

Stappen in het hydrometallurgische proces

Een typisch hydrometallurgisch traject bestaat uit de volgende stappen:

• Ontlading en demontage: veiligstellen van de accu om kortsluiting of brand te voorkomen.
• Vermalen en scheiden: de accu wordt in kleine stukken gehakt; plastic, ijzer en aluminium worden grofweg gescheiden van de 'zwarte massa' (de fijne poeder met de waardevolle metalen).
• Uitloging: de zwarte massa wordt in een zuur milieu opgelost, waarbij de metalen in oplossing gaan.
• Selectieve precipitatie of solventextractie: door pH-aanpassing of toevoeging van chemicaliën slaan metaalverbindingen neer, meestal eerst kobalt, dan nikkel, en later lithium.
• Herstel tot bruikbare verbindingen: de metalen worden omgezet in verbindingen zoals kobaltsulfaat of lithiumcarbonaat, die weer als grondstof voor nieuwe accu's kunnen dienen.

Veelgestelde vragen

Is recycling van lithium-ion accu's nu al winstgevend?

Dat hangt af van de grondstofprijzen en de efficiëntie van de installatie. Bij hoge kobalt- en nikkelprijzen kunnen de inkomsten de kosten dekken, maar voor lithium is het vaak nog niet lonend. Naarmate de technologie verbetert en volumes toenemen, wordt het steeds rendabeler.

Wat gebeurt er met de niet-metaalachtige delen van de accu, zoals het plastic?

Deze worden doorgaans verbrand voor energieopwekking of gestort. Sommige recyclebedrijven proberen ook kunststoffen en elektrolyten te herwinnen, maar dat gebeurt nog op beperkte schaal.

Kan een gerecyclede accu dezelfde kwaliteit leveren als een nieuwe?

Ja, de teruggewonnen metaalzouten kunnen in principe worden gebruikt om nieuwe kathodes te maken met dezelfde specificaties. In de praktijk wordt dit echter nog weinig gedaan vanwege kosten en logistiek; soms worden de materialen voor andere toepassingen gebruikt.