Recycling und Kreislauf: Was zurückkommt und was nicht
Weil erneuerbare Infrastruktur ein Bestand ist und kein Fluss, entscheidet das Lebensende darüber, ob der Bedarf an kritischen Rohstoffen eine einmalige Entnahme ist oder eine wiederkehrende. Diese Frage wird für jede Technik anders beantwortet, und die Antworten sind bei einigen weiter, als die öffentliche Diskussion vermuten lässt.
Batterien: das Erz, das zu einem kommt
Ein Lithium-Ionen-Paket am Lebensende enthält Nickel, Kobalt, Kupfer, Aluminium und Lithium in Konzentrationen weit über jeder natürlichen Lagerstätte. Eine nickelreiche Kathode besteht der Masse nach zu etwa einem Drittel aus Nickel; ein gutes Nickelerz aus ein bis zwei Prozent. Das Material wurde bereits gefördert, raffiniert und montiert, und es kommt an einem Tor an, statt gefunden werden zu müssen.
Zwei Wege dominieren. Die Pyrometallurgie schmilzt die Zellen und gewinnt Nickel, Kobalt und Kupfer als Legierung zurück. Sie ist robust, verträgt gemischtes Einsatzmaterial und verliert Lithium und Aluminium in die Schlacke. Die Hydrometallurgie löst die schwarze Masse in Säure und fällt Metalle gezielt aus, gewinnt mehr zurück einschließlich Lithium, zum Preis eines aufwendigeren Verfahrens und der Empfindlichkeit gegenüber dem, was hineingeht.
Die Rückgewinnungsraten kommerzieller Anlagen liegen für Nickel, Kobalt und Kupfer inzwischen über 95 Prozent. Lithium zurückzugewinnen war lange unwirtschaftlich, weil es gemessen am Aufwand günstig war; das änderte sich, als die Lithiumpreise stiegen, und moderne hydrometallurgische Anlagen gewinnen es routinemäßig zurück.
Das direkte Recycling ist der aufkommende dritte Weg: das Kathodenmaterial als funktionierende Verbindung zurückgewinnen, statt es in Elemente zu zerlegen und neu aufzubauen. Es erhält die Energie und die Kosten, die in der Kathodenfertigung stecken und den größten Teil des Zellwerts ausmachen, und es passt am besten zu Lithium-Eisenphosphat, dessen Elemente einzeln zu wenig wert sind, um eine vollständige Trennung zu rechtfertigen.
Module: rückgewinnbar, aber nicht wertvoll
Ein kristallines Siliziummodul besteht zu etwa 75 Prozent aus Glas, 10 Prozent Aluminiumrahmen, 5 Prozent Silizium und kleinen Mengen Silber, Kupfer und Kunststoff. Der Masse nach sind rund 95 Prozent technisch rückgewinnbar, und Rahmen und Glas lassen sich leicht abnehmen.
Die Schwierigkeit ist, dass Glas und Aluminium billig sind. Ein Recycler gibt Geld aus, um ein Modul zu zerlegen, und erhält für den größten Teil des Rücklaufs Rohstoffpreise. Der wertvolle Anteil - Silber in den Zellkontakten, hochreines Silizium - macht wenige Prozent der Masse aus und steckt in einem Verbund, der thermisch oder chemisch getrennt werden muss.
Folglich gehen die meisten Module derzeit ins Glasrecycling, wo Rahmen und Glas zurückgewonnen werden und der Zellverbund verworfen wird. Verfahren zur vollständigen Rückgewinnung gibt es und sie laufen, vor allem in Frankreich und zunehmend anderswo, und sie hängen daran, dass die europäische Elektroaltgeräte-Richtlinie Hersteller für das Lebensende verantwortlich macht, und nicht daran, dass das zurückgewonnene Material den Prozess bezahlt.
Die Mengenfrage ist interessanter als die technische. Module halten 25 bis 30 Jahre und altern langsam, sodass der gewaltige Ausbau der 2010er und 2020er Jahre bislang kaum Abfall erzeugt. Prognosen sehen den weltweiten Modulabfall bis 2050 im Bereich mehrerer zehn Millionen Tonnen - absolut viel und bescheiden neben den rund 2 Milliarden Tonnen Siedlungsabfall, die jährlich entstehen.
Rotorblätter: das ehrliche Versagen
Eine Windkraftanlage ist der Masse nach zu etwa 85 bis 90 Prozent recycelbar. Stahlturm, Kupferwicklungen, gusseiserne Nabe und Betonfundament haben etablierte Verwertungswege. Die Rotorblätter nicht, und sie sind der Grund, warum die Zahl nicht höher liegt.
Ein Blatt besteht aus Glas- oder Kohlefaser in einem Duroplastharz, meist Epoxid. Duroplast heißt, dass das Polymer beim Aushärten unumkehrbar vernetzt: Es lässt sich nicht wie ein Thermoplast schmelzen und neu formen, und es löst sich nicht. Die Eigenschaft, die ein Blatt zwanzig Jahre Sturmlast überstehen lässt, ist genau die Eigenschaft, die verhindert, es auseinanderzunehmen.
Übliche Praxis ist die mechanische Zerkleinerung zu Füllstoff für Zement oder Bauplatten oder die Mitverbrennung in Zementöfen, wo das Harz als Brennstoff dient und die Glasfaser zum Rohstoff für Klinker wird. Das Zweite ist tatsächlich nützlich und ist kein Recycling im Sinne einer Faserrückgewinnung; es ist eine kontrollierte Entsorgung, die etwas Kohle verdrängt.
Zwei Entwicklungen ändern das. Hersteller haben begonnen, Blätter mit thermoplastischen oder chemisch spaltbaren Harzen zu bauen, die sich am Lebensende depolymerisieren lassen, und die ersten kommerziellen recycelbaren Blätter gingen Mitte der 2020er Jahre in Betrieb. Solvolyse-Verfahren können Glasfaser aus bestehenden Blättern zurückholen, wobei die gewonnene Faser kürzer und schwächer ist als neue und geringerwertige Verwendungen findet. Keines löst die rund 2,5 Millionen Tonnen Blätter, die bereits stehen und in den kommenden zwei Jahrzehnten anfallen.
Warum Kreislauf hier etwas anderes bedeutet
Eine Getränkedose zu recyceln spart die Energie des Aluminiumschmelzens. Ein Energiesystem zu recyceln leistet strukturell etwas anderes: Es entscheidet, ob der Rohstoffbedarf der Wende eine einmalige Entnahme ist oder eine dauerhafte.
Die Rechnung ist günstig, weil der Bestand groß und die Verlustrate klein ist. Kupfer, mit 95 Prozent Rückgewinnung alle dreißig Jahre im Kreis geführt, verliert je Umlauf wenige Prozent. Über ein Jahrhundert ist das eine überschaubare Nachfüllung und keine fortwährende Förderung. Dem steht Kohle gegenüber, bei der jede Tonne bei der Nutzung zerstört wird und die nächste gefördert werden muss.
Ob das eintritt, entscheiden zwei Dinge. Das erste ist die Konstruktion: Ein aus Fertigungsgründen verklebtes Paket ist weit schwerer zu verwerten als ein verschraubtes, und die Regulierung beginnt, Demontagefreundlichkeit zu verlangen statt bloß Recycling. Das zweite ist der Zeitpunkt, denn eine Recyclingindustrie braucht Mengen, um Anlagen zu rechtfertigen, und die Mengen kommen zwanzig Jahre nach dem Ausbauschub.
Diese Verzögerung ist der Grund, warum die heutige Recyclingkapazität gemessen am Ausbau dünn wirkt, und kein Beleg für ein Versagen. Die erste große Kohorte von Fahrzeugbatterien erreicht jetzt das Lebensende; die erste große Kohorte von Solarmodulen wird es in den 2040er Jahren tun. Die Kapazität vor dem Material aufzubauen ist das eigentliche politische Problem, und es ist eine Finanzierungsfrage und keine technische.
Häufige Fragen
Lassen sich Batterien aus Elektrofahrzeugen recyceln?
Ja, und gut. Kommerzielle Anlagen gewinnen mehr als 95 Prozent von Nickel, Kobalt und Kupfer zurück, und moderne hydrometallurgische Verfahren auch Lithium. Ein verbrauchtes Paket enthält Metalle in Konzentrationen weit über jedem natürlichen Erz, weshalb sich die Rechnung bei nickelreichen Chemien ohne Förderung trägt.
Sind Solarmodule recycelbar?
Der Masse nach sind rund 95 Prozent technisch rückgewinnbar - überwiegend Glas, Aluminium und Silizium. Das Problem ist der Wert und nicht die Technik: Diese Stoffe sind billig, sodass die Rückgewinnung mehr kostet, als der Rücklauf wert ist. Anlagen zur vollständigen Rückgewinnung gibt es, und sie hängen an der Herstellerverantwortung und nicht daran, dass das Material den Prozess bezahlt.
Warum lassen sich Rotorblätter nicht recyceln?
Weil sie Duroplast-Verbunde sind. Das Harz vernetzt beim Aushärten unumkehrbar, lässt sich also anders als ein Thermoplast nicht schmelzen und neu formen, und es löst sich nicht. Die Eigenschaft, die ein Blatt zwanzig Jahre Stürme überstehen lässt, ist dieselbe, die verhindert, es zu zerlegen. Recycelbare Harze gibt es inzwischen, sie helfen aber den bereits stehenden Blättern nicht.
Wohin gehen Rotorblätter heute?
Meist werden sie zerschnitten und deponiert oder in Zementöfen mitverbrannt, wo das Harz als Brennstoff dient und die Glasfaser zum Rohstoff für Klinker wird. Das ist nützliche Entsorgung und kein Recycling. Solvolyse kann Faser aus bestehenden Blättern zurückholen, aber die gewonnene Faser ist kürzer und schwächer als neue.
Warum ist die Recyclingkapazität so klein, wenn das wichtig ist?
Weil das Material noch nicht angekommen ist. Module halten 25 bis 30 Jahre und Batterien rund fünfzehn, sodass der gewaltige Ausbau der 2010er und 2020er Jahre bislang wenig Abfall erzeugt. Die erste große Kohorte von Fahrzeugbatterien erreicht jetzt das Lebensende, Module folgen in den 2040er Jahren. Kapazität vor der Menge aufzubauen ist ein Finanzierungsproblem, kein technisches.
