Hergebruik van auto-accu's vereist in de toekomst

De batterijen van elektrische auto's bevatten veel waardevolle grondstoffen en worden uiteraard gerecycled. Dat gebeurt nog op kleine schaal omdat de meeste accu's nu nog steeds in gebruik zijn. Maar de behoefte aan recycling groeit. 

Repareren en recyclen

In principe verloopt een acculeven in drie fases: reparatie, hergebruik, recycling. Vanaf 2035 zal de huidige nichemarkt voor recycling van accupakketten zich waarschijnlijk ontwikkelen tot een industrie. De reden hiervoor is de nieuwe EU-accuverordening. Waar voorheen slechts 50 procent van het accupakket van een elektrische auto geschikt moest zijn voor hergebruik, wordt dat recyclingpercentage in de toekomst 90 procent en vanaf 2031 zelfs 95 procent. 

Op dit moment worden vooral aluminium, staal en kunststoffen teruggewonnen. In de toekomst moeten ook andere materialen recyclebaar zijn. Experts gaan ervan uit dat tegen 2030 in heel Europa recyclingcapaciteit tot 420.000 ton aan batterijmateriaal per jaar nodig is. Bovendien moeten nieuw geproduceerde batterijen straks een minimum aandeel aan gerecycled materiaal bevatten. Daarbij moet de fabrikant de levensduur van het accupakket nauwkeurig berekenen en transparant maken. 

Natuurlijk zijn de cruciale grondstoffen, die vaak worden gewonnen onder twijfelachtige omstandigheden zoals kinderarbeid, de focus van de recyclinginspanningen. Een doorsnee accupakket met een capaciteit van 50 kilowattuur bevat bijvoorbeeld ongeveer vier tot acht kilogram lithium, elf kilogram mangaan, twaalf kilogram kobalt en nikkel en 33 kilogram grafiet. 

Tweede leven accu als stationaire batterij

Maar voordat het letterlijk tot de kern van de zaak komt, krijgen ontmantelde accupakketten eerst een tweede leven in ‘stationaire omstandigheden’. Ze hebben dan een rustiger leven dan in een auto. Zo exploiteert BMW in de fabriek in Leipzig een opslagsysteem met 700 onderling verbonden accu's van i3-modellen, dat de energie van zonne- en windenergiecentrales buffert voor gebruik in de productie. Op luchthaven Schiphol worden gebruikte accupakketten van auto’s toegepast om de verlichting van een parkeerplaats duurzamer te maken.

Na tien jaar gebruik en zo'n 160.000 kilometer hebben afgedankte accupakketten meestal nog 70 tot 80 procent van hun oorspronkelijke capaciteit. In de zachte second-life toepassing kunnen ze nog eens tien tot twaalf jaar nuttig zijn. Accurecycling komt daardoor pas na ongeveer twintig jaar op gang. 

Voorsorteren op hergebruik en revisie accu’s

Maar bedrijven bereiden zich al voor. Geen wonder: volgens het Fraunhofer Institute for Systems and Innovation Research zal de infrastructuur die nodig is voor recycling tegen 2040 investeringen van meer dan zes miljard euro vergen. Zo heeft Bosch-dochter Rexroth een technologie gepresenteerd waarbij geautomatiseerde ontlading van accucellen bedoeld is om de recyclingefficiëntie en -veiligheid te verhogen. Er verrijst een proeffabriek bij de Battery Lifecycle Company in het Duitse Maagdenburg. 

Hier moeten gebruikte batterijen van verschillende fabrikanten worden getest, diep ontladen en voorbereid voor latere versnippering. Binnen minder dan vijftien minuten zijn acht lithium-ion batterijen van elektrische auto's automatisch te ontladen. Bij het gebruikelijke handmatige proces duurt het tot 24 uur voordat de batterijen diep ontladen zijn. Het systeem detecteert verschillende accu-ontwerpen en kan kortsluiting en brand voorkomen. Het grootste voordeel is dat verdere verwerking zonder spanning kan gebeuren. 

Afzonderlijke materialen sorteren

Het verdere recyclingproces is tijdrovend. Na de handmatige demontage van de batterijsystemen is het tijd voor sorteren en versnipperen. Materiaal wordt gezeefd en er worden magneten gebruikt om de afzonderlijke componenten van elkaar te scheiden. 

Met behulp van chemische reacties, waarbij de stoffen worden opgelost in waterige oplossingen door chemicaliën toe te voegen (hydrometallurgie), wordt de zogenoemde zwarte massa verkregen. Het bevat gewilde stoffen zoals grafiet, mangaan, nikkel, kobalt en lithium. Aan de andere kant neemt het minder efficiënte en milieubelastende proces, thermisch smelten (pyrometallurgie), dat tot nu toe gebruikelijk was, af. Om te profiteren van de verschillende kookpunten van de ingrediënten, zijn temperaturen tot 1.450 graden Celsius vereist. 

Behalve accufabrikanten en recyclingbedrijven houden autofabrikanten zich eveneens met recycling bezig. Volkswagen heeft een recyclingfabriek in Salzgitter. De jaarlijkse capaciteit bedraagt ongeveer 1.500 ton. Mercedes plant een fabriek in Kuppenheim, ten zuiden van Karlsruhe, met een capaciteit van 2.500 ton. Nissan zoekt een Duitse locatie voor een fabriek die in 2025 operationeel moet zijn.  

De reparatie van accu's  

Eigenlijk zijn de batterijen van elektrische auto's onderhoudsvrij en staan ze te boek als onverwoestbaar. Althans in nieuwere modellen. Daarom geven fabrikanten doorgaans ruimhartig garantie op de accu. Niettemin kunnen er problemen met de batterij optreden naarmate de jaren verstrijken. In dit geval bieden veel fabrikanten een reparatie aan in overeenstemming met de huidige waarde. In plaats van het gehele en zeer dure accupakket te vervangen, modificeren (of vervangen) fabrikanten alleen defecte accu-cellen. Als een of meer van deze afzonderlijke componenten last hebben van spanningsverlies, maken ze plaats voor nieuwe accu-cellen. Deze worden vóór de installatie op het spanningsniveau van de andere accu-cellen gebracht. In een Volvo XC60 Hybrid bestaat een accumodule bijvoorbeeld uit zestien cellen en levert een spanning van 57 volt. Als dat voltage niet meer haalbaar is, komt vervanging van een module om de hoek kijken. De prijs hiervoor is €1.600. Voor het complete accupakket rekent Volvo daarentegen ruim €10.000 plus montage.