Schimmelpilze als Batterie-Recycler

Helfer aus der Natur: Künftig könnten Schimmelpilze dabei helfen, wertvollen Metalle aus alten Akkus wiederzugewinnen. Denn wie ein Experiment belegt, können diese Pilze bis zu 85 Prozent des Lithiums und 48 Prozent des Kobalts aus verbrauchten Lithium-Ionen-Akkus extrahieren. Diese biologische Extraktion ist billig und erheblich umweltfreundlicher als bisher gängige Methoden, wie die Forscher berichten.

Ob Smartphone, Laptop oder Kamera: Sie alle enthalten Lithium-Ionen-Akkus – und diese Batterien landen alle irgendwann mitsamt ihrer wertvollen Inhaltstoffe im Müll. Denn obwohl jetzt schon klar ist, dass in Zukunft ein Lithium-Mangel droht, wird bisher nur ein kleiner Teil der Metallrohstoffe aus Lithium-Ionen-Akkus recycelt.

Hilfe aus der Natur

„Eine Methode, um Lithium und Kobalt aus den verbrauchten Lithium-Ionen-Akkus effektiv wiederzugewinnen, wird daher dringend benötigt“, erklärt Jeffrey Cunningham von der University of South Florida. Das Problem dabei: Bisher sind hohe Temperaturen und ätzende Chemikalien nötig, um diese Metalle aus den Akkus zu extrahieren – das ist aufwändig und wenig umweltfreundlich.

Doch die Forscher haben nun Helfer aus der Natur entdeckt, die dieses Metallrecycling in Zukunft deutlich einfacher und umweltfreundlicher machen könnten. Schon länger ist bekannt, dass einige Bakterien und Pilze von Natur aus Schwermetallverbindungen verarbeiten, um daraus Energie zu gewinnen. Ob drei dieser „Metallfresser“ auch Lithium und Kobalt aus den Batterien extrahieren können, haben Cunningham und seine Kollegen nun getestet.

Pulverisierte Akku-Kathoden als Pilzfutter

Die Forscher wählten drei verbreitete Schimmelpilzarten aus: Aspergillus niger, Penicillium simplicissimum und Penicillium chrysogenum. „Wir haben diese Arten ausgesucht, weil sie sich bereits bei anderen Arten von Abfallprodukten als effektive Metallsammler erwiesen haben“, erklärt Cunningham. „Pilze produzieren organische Säuren und diese Säuren lösen die Metalle aus den Materialien.“

Die Schimmelpilze Aspergillus niger, Penicillium simplicissimum und Penicillium chrysogenum können Lithium und Kobalt aus Akku-Kathoden extrahieren. © Aldo Lobos

Für den Test pulverisierten die Forscher zunächst die Kathoden der alten Akkus – und damit die Teile, die die wertvollen Metalle enthalten. Dieses Pulver gaben sie zu einem Nährmedium mit den Pilzen. „Durch die Wechselwirkung der Pilze, der von ihnen produzierten Säuren und der pulverisierten Kathoden wird das wertvolle Lithium und Kobalt extrahiert“, sagt Cunningham.

Bis zu 85 Prozent des Lithiums extrahiert

Und tatsächlich: Die Schimmelpilze extrahierten bis zu 85 Prozent des Lithiums aus den Batterie-Kathoden und bis zu 48 Prozent des Kobalts, wie die Forscher berichten. Dies erreichten die Pilze vor allem durch die von ihnen erzeugte Oxalsäure und Zitronensäure. Eine dritte Säure, Glukonsäure, erweis sich dagegen als wenig effektiv.

Nach der Arbeit der Pilze liegen die Metalle gelöst in dem flüssigen, sauren Medium vor. Der nächste Schritt ist es nun, Lithium und Kobalt aus dieser Lösung wieder abzuscheiden. „Wir haben schon einige Ideen, wie das zu erreichen ist“, sagt Cunningham. „Der größte Schritt nach vorn ist aber die Metallextraktion durch die Pilze.“

Nach Ansicht der Forscher könnte diese Recycle-Methode zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen: Es hilft dabei, mehr verbrauchte Akkus aus den Deponien und Müllverbrennungsanlagen fernzuhalten und ihre Rohstoffe stattdessen zu recyceln. Nötig wäre das, denn erst vor Kurzem belegte eine Studie, dass das Recycling von Elektroschrott in Europa bisher kaum funktionert. Gleichzeitig könnte die Pilzmethode dazu beitragen, vor allem die Vorräte des dringend benötigten Lithiums aufzustocken. (252nd National Meeting & Exposition of the American Chemical Society)

(American Chemical Society, 22.08.2016 – NPO)