Met zijn sterke inzamelings- en verwerkingindustrie staat Vlaanderen aan de wereldtop inzake ‘eindelevenbatterijen’. Om de rol van onze regio hierin te bestendigen en uit te breiden moet er heel goed gekeken worden naar de evoluties in zowel het aanbod van deze batterijen als de toepassingen ervan. Overheden, onderzoeksinstellingen en bedrijven slaan hiervoor de handen in elkaar.

Herlaadbare batterijen vormen een onmisbare schakel in de omslag naar een duurzaam energiesysteem. Ze maken de elektrificatie van het mobiliteitssysteem mogelijk en zorgen ervoor dat de vraag naar elektriciteit kan worden afgestemd op het aanbod van intermitterende bronnen zon en wind. De vraag naar lithiumion-batterijen (LIB’s), nog altijd veruit het populairste type herlaadbare batterij, is de laatste jaren dan ook enorm aan het stijgen. Verwacht wordt dat de vraag ernaar voor elektrische voertuigen in Europa alleen al de komende tien jaar met een factor zeven zal toenemen. Ook in België stellen we vast dat, onder meer door het beleid om bedrijfswagens te vergroenen, de elektrische wagen aan een opmars bezig is. Volgens recente cijfers bevat bijna een van de vijf verkochte wagens (full-electric maar ook hybrides) een LIB.

Door die groeiende vraag stijgt natuurlijk ook de nood aan zogenaamde kritieke grondstoffen als lithium maar ook nikkel, kobalt en grafiet. Als grondstoffenarme regio speelt Vlaanderen echter geen rol van betekenis in de productiewaardeketen voor LIB’s, op drie belangrijke uitzonderingen na dan: de productie van kobalt voor batterij toepassingen, industriële know-how voor productie van kathodematerialen,en batterijasemblage in autofabrieken in onze regio.

Een geostrategische opportuniteit
Vlaanderen kent een lange en sterke traditie van industriële inzameling en verwerking van batterijen  die het einde van hun levensduur hebben bereikt. Inzake deze ‘eindelevenbatterijen’ behoren we wereldwijd tot de top. En vanuit die sterkte wordt momenteel volop gewerkt aan het ombouwen van LIB’s uit elektrische voertuigen, die vaak nog een goede performantie hebben, tot bijvoorbeeld thuisbatterijen voor energieopslag. Zo creëert de ombouw van LIB’s lokale toegevoegde waarde: de intrinsieke waarde van de batterijen en hun materialen blijven grotendeels in Vlaanderen en de productie van nieuwe LIB’s voor gebruik in thuisbatterijen wordt vermeden en zorgt zo voor een lagere milieu-impact wereldwijd.

Om die opportuniteit te kunnen grijpen en de potentiële voordelen van een Vlaamse ombouwindustrie voor LIB’s te kunnen realiseren, en dit zowel op economisch als op milieuvlak, zijn er nog wel een aantal belangrijke uitdagingen die aangepakt moeten worden. Op technisch en economisch vlak is het bijvoorbeeld een hele klus om de grote variatie aan LIB-types te kunnen ontmantelen en ombouwen tegen een aanvaardbare kost. Zo is het vandaag niet eenvoudig om de ‘gezondheid’ van batterijen te achterhalen. Ook brengen het transport en de ontmanteling van LIB’s heel wat kosten met zich mee. Verschillende partijen en consortia in onze regio werken aan oplossingen voor dit soort problemen.

Focus op duurzame batterijproductie
Vlaanderen heeft met de plant van Umicore in Hoboken al een recyclagefaciliteit voor eindeleven-LIB’s, zij het voornamelijk voor batterijen afkomstig van oude elektronica zoals smartphones en computers. De capaciteit van de Vlaamse LIB-recyclage is momenteel goed voor 21 procent van de totale Europese capaciteit. Die totale capaciteit zal de komende decennia echter fors moeten toenemen, ook al omdat de Europese Unie stevig wil inzetten op een duurzame batterijproductie met een meer lokale aanvoer van grondstoffen en materialen. De EU doet dat onder meer door batterijrecyclage te stimuleren met recyclagequota’s met een sterke focus op het hergebruik van kritieke grondstoffen.

We staan nog voor heel wat technologische uitdagingen om de grote hoeveelheid en diversiteit aan LIB-afval in de toekomst optimaal te kunnen verwerken tot nieuwe grondstoffen, materialen en/of batterijen. Batterijpacks van elektrische voertuigen zijn in feite producten die bestaan uit een complexe assemblage van verschillende onderdelen en materialen. Een efficiënte demontage van dergelijke packs is nodig om de bekabeling, elektronica, koelsysteem, behuizing en batterijmodules te scheiden en vervolgens optimaal te verwerken of te hergebruiken. Vlaamse onderzoeksgroepen bestuderen momenteel hoe de demontage deels of volledig kan worden geautomatiseerd om veiligheidsrisico’s te beperken en het ganse proces te versnellen.

Een andere uitdaging in het recyclageproces is het optimaal scheiden van batterijmodules en -cellen in functie van hun materiaalsamenstelling. Er bestaan immers verschillende types LIB-cellen, gekenmerkt door (voornamelijk) grote verschillen in materiaalsamenstelling van de kathode. Voor een optimale recyclage moet deze samenstelling gekend zijn en moeten de materialen in kwestie gesorteerd kunnen worden. Ook hier bemoeilijkt de grote diversiteit aan batterijvormen en -samenstellingen een efficiënte sortering. Maar ook voor dit problemen werken Vlaamse onderzoekers en experts uit de industrie aan oplossingen. Ze doen dit onder meer via de ontwikkeling van automatische batterijsorteersystemen gebaseerd op slimme sensoren, beeldherkenning en artificiële intelligentie.

Innovatief onderzoek
Bij de recyclage van LIB’s, meer bepaald tijdens de voorbehandeling, moeten de cellen worden vermalen en moeten de materiaalfracties worden gescheiden. Ook hiervoor worden nieuwe en verbeterde methodes ontwikkeld. De finale stap is dan een metallurgisch proces waarbij de waardevolle metalen optimaal worden herwonnen. De huidige processen zijn gebaseerd op een proces dat die zeer efficiënt waardevolle metalen zoals kobalt, nikkel en koper recupereert, maar dat andere materialen zoals aluminium, lithium en grafiet verloren laat gaan. Nieuwe processen moeten dat euvel verhelpen.

Daarnaast is er ook innovatief onderzoek naar directe recyclageroutes. Hierbij worden functionele materialen zoals het elektrolyt en de anode- en kathodematerialen herwonnen uit afvalbatterijen, geconditioneerd en meteen terug ingezet als nieuw batterijmateriaal. Dergelijke processen zijn echter technologisch complex en hebben een hogere kost, maar ze kunnen wel meer hoogwaardige materialen recupereren uit afvalbatterijen – waardoor de hoeveelheid echt afval vermindert. De Vlaamse metallurgische en recyclage-industrie zullen met hun knowhow hierin een belangrijke rol spelen.

Om circulaire industrieën voor LIB’s in Vlaanderen te kunnen laten groeien, is het noodzakelijk de evoluties in zowel het aanbod van eindeleven-LIB’s als de vraag naar toepassingen heel goed te monitoren, om er vanuit het beleid en industrie vervolgens zo goed mogelijk te kunnen op inspelen. In dit kader vermelden we graag het Re2Live-project, dat wordt gesteund door VLAIO, door de clusterorganisaties VIL, Flux50, SIM en Agoria en door de onderzoeksinstellingen VITO, SIRRIS en de VUB. Het brengt kennis samen om het potentieel van LIB’s uit eindelevenvoertuigen voor de Vlaamse industrie in kaart te brengen.

De Vlaamse industrie krijgt daarbij inkijk in de resultaten van Re2Live en wordt gestimuleerd eraan bij te dragen. De belangstelling van bedrijven is groot en de stuurgroep van het project telt al meer dan twintig leden, van autofabrikanten over bedrijven actief in de recyclage en het hergebruik van batterijen tot de metallurgische industrie, engineeringfirma’s en natuurlijk batterijproducenten.

Jeroen Gillabel, expert circulaire economie en Jeroen Spooren, expert recyclagetechnologieën, bij VITO