De vraag naar grondstoffen – onder meer lithium, nikkel, mangaan en kobalt – voor lithium-ion EV-batterijen stijgt de komende jaren explosief. Volgens recente schattingen rollen er in 2030 wereldwijd 109 miljoen elektrische auto’s met evenveel batterijpakketten van de band. Die grondstoffen zullen voor een steeds groter deel uit gerecycled materiaal bestaan. Schaarste, hoge grondstofprijzen, geopolitieke onafhankelijkheid en duurzaamheid (delving is energie-intensief en vervuilend) stuwen de markt de kant op van recycling. Net als strengere wet- en regelgeving voor materiaalhergebruik en recyclingpercentages. Na 2035 is batterijrecycling net zo belangrijk voor de productieketen als primaire delving, is de verwachting van het Chinese Botree recycling. Daarvoor moeten er nog flink wat stappen worden gezet.
#1 Onzekere toevoer recyclingstroom
De flinke groei van de productie van het aantal elektrische auto’s zien we pas over vele jaren terug in elektrische end-of-life voertuigen voor recycling. Ga maar na, de eerste grote generatie hybride auto’s met batterij kwam bijna tien jaar geleden op de markt, maar van die batterijen zijn er voorlopig nog maar weinig teruggekomen via recycling. In 2021 werd er in Nederland 117.000 kg aan aandrijfbatterijen verzameld. Een aandrijfbatterij weegt gemiddeld zo’n 450 kg, dus dat is gelijk aan de batterijpakketten van ongeveer 260 elektrische auto’s. Een fractie als je weet dat Nederland al dik 300.000 elektrische voertuigen telt. Volgens Lee Butler van het Zwitserse Glencore, een grote producent en recycleraar van onder meer koper, nikkel en zink, is er veel onzekerheid over voldoende toevoer van elektrische ELV’s. Tijdens zijn presentatie op het recente International Automotive Recycling Congress (IARC) zei hij: “De belangrijkste toevoer voor recycling is nu het restmateriaal wat bij de productie van batterijpakketten vrijkomt. Vanaf het eind van het decennium komt daar end-of-life materiaal bij. De vraag naar EV-batterijen lijkt echter een stuk sneller te stijgen dan de toevoer van ELV’s. Maar hoeveel precies is onzeker. Die onzekerheid maakt het lastig als je als recyclingbedrijf investeringen wilt doen.”
De grote vraag is: zit er straks er nog voldoende waarde aan grondstoffen in de batterijcellen verstopt om recycling mogelijk te maken?
#2 De samenstelling van batterijen verandert
Vanuit grondstofprijzen, schaarste, technologische vooruitgang of duurzaamheid gaan batterijproducenten op zoek naar alternatieven voor grondstoffen. Zo is er een verschuiving gaande richting kobalt- en nikkelvrije batterijen. Onderzoek van Glencore laat zien dat de kathodemix van een batterijpakket van jaar op jaar verandert. Butler: “De grote vraag is: zit er straks er nog voldoende waarde aan grondstoffen in de batterijcellen verstopt om recycling mogelijk te maken?” Mocht de kosten-batenanalyse in de toekomst negatief uitvallen voor recycling, dan kan volgens Butler een financiële bijdrage (vanuit overheden, autofabrikant of consument) uitkomst bieden.
Lees ook: Hoe staat het ervoor met de solid state batterij?
#3 De innovatie in verwerkingsopties gaat door
Hoe rendabel de recycling van het batterijpakket in de toekomst is, is ook afhankelijk van de verwerkingsopties. Je kan de batterijen immers op verschillende manieren verwerken, met elk hun eigen kostenplaatje en recyclingopbrengst. Zo bestaat er shredden (verpulvering), mechanische separatie, pyrolyse (verhitting), pyrometallurgie en hydrometallurgie: verwerkingswijzen en processen die al dan niet te combineren (of juist over te slaan) zijn. Butler: “Je ziet in de industrie dat er nog veel te doen is over hoe je de verwerking aanpakt. Kun je batterijen bijvoorbeeld gelijk de oven ingooien, of is voorverwerking nodig?” En welke rol gaat gerobotiseerd ontmantelen spelen?
Dat er veel winst te behalen is, blijkt uit het feit dat de Noorse pionier Batteriretur Høyenergi haar kosten voor batterijrecycling over de jaren heen met twee derde terugbracht. Waar de conventionele methode voor batterijrecycling nu nog pyrometallurgie is, is het veelbelovende hydrometallurgie in opkomst. Manager Batterijen Janet Kes bij ARN: “In plaats van de huidige ruim 70 procent, zouden we met nieuwe technologieën in de toekomst zelfs 90 procent van de grondstoffen uit batterijen kunnen terugwinnen.” In opkomst is ook direct recycling, waarbij de werkende kathodedeeltjes van de batterij worden herwonnen zonder ingewikkelde extra processen en stappen. Het Chinese Botree is daar een van de voorlopers in, bleek tijdens het IARC. “In vergelijking met traditionele scheidingstechnieken vraagt onze techniek om een 30 procent lagere investering, is er 10 procent minder energie nodig en verhoog je recyclingopbrengst met 5 tot 20 procent”, aldus gastspreker Xiao Lin van Botree.
In plaats van de huidige ruim 70 procent, zouden we met nieuwe technologieën in de toekomst zelfs 90 procent van de grondstoffen uit batterijen kunnen terugwinnen
#4 Beleid- en regelgeving wordt strenger, maar onzekerheid blijft
Dat de wet- en regelgeving rondom batterijrecycling steeds strenger wordt, staat vast. Tegen 2025 moet 65 procent van gebruikte lithiumbatterijen gerecycled worden. Over 5 jaar moet dat percentage gestegen zijn naar 70 procent. En vanaf 2050 moet een nieuwe EV-batterij voor 40 procent uit gerecycled materiaal bestaan. Vanaf 2070 is dat zelfs 55 procent, als de EU zijn zin krijgt. Lee Butler geeft aan dat er desondanks veel onzekerheid is. “Voor het maken van investeringen wil je dat het beleid zoveel mogelijk vaststaat.”
#5 Een toename van afgedankte batterijen vraagt om meer veiligheidsmaatregelen
Volgens Butler nam het aantal branden in verwerkingscentra van batterijen flink toe de laatste jaren. In de Verenigde Staten waren in 2019 en 2020 meer dan 60 gevallen bekend, flink meer ten opzichte van de jaren ervoor. De stijging heeft alles te maken met de groei van het aantal (EV)-batterijen dat bij die bedrijven binnenkomt, een trend die zich de komende jaren in een hoog tempo doorzet. Verwerkingscentra van EV-batterijen zullen zich dus moeten voorbereiden op de risico’s van lithium-ion batterijen vol brandbaar elektrolyt. Johan van Peperzeel van de gelijknamige inzamelaar van oude accu’s, is zich bewust van de gevaren: “Afvalbatterijen vormen een potentieel risico, dus die wil je niet open en bloot neerzetten. Als batterijen bij ons aankomen, gaan ze in een zeecontainer met een blussysteem en automatische doormelding naar de brandweer.” Daarmee loopt Van Peperzeel vooruit op de aankomende PSG-37 regels rondom de opslag van lithiumhoudende energiedragers.