Fraunhofer-Einrichtung Forschungsfertigung Batteriezelle FFB
Kurzbeschreibung
Das Forschungsprojekt »SuSyPhos« zielt auf die Weiterentwicklung der Rückgewinnung von Phosphat aus Abwässern bzw. Klärschlämmen sowie dessen Wiederverwendung in Lithiumeisenphosphat (LFP) als Elektrodenmaterial ab. In Zusammenarbeit mit dem MEET Batterieforschungszentrum, der FH Münster, dem Institut für betriebswirtschaftliches Management der Universität Münster und der BeTeBe GmbH wird dabei der gesamte Wertschöpfungskreislauf des Phosphats untersucht.
Zurzeit werden die weltweiten Phosphatreserven hauptsächlich für die Produktion von Düngemitteln abgebaut und verarbeitet. Die Automobilindustrie plant, in den nächsten Jahren verstärkt LFP-Batterien in elektrischen Fahrzeugen einzusetzen. Diese erweiterte industrielle Nutzung von Phosphat steht im Spannungsfeld mit der landwirtschaftlichen Nachfrage nach Phosphat für die Nahrungs- und Futtermittelproduktion. Durch die Rückgewinnung von Phosphat wird dieses adressiert, die Abhängigkeit von Importen verringert und der Umwelteintrag reduziert. Die Verwendung von Phosphat in der Landwirtschaft führt durch Versickerung und Eintrag in Gewässer zu einem erhöhten Eutrophierungspotential und gefährdet damit Wasserökosysteme.
Die BeTeBe GmbH und die FH Münster wählen die Ausgangsmaterialien, also die für die Phosphatrückgewinnung geeigneten Schlämme, aus und trennen das Phosphat ab. Dieses wird dann vom MEET Batterieforschungszentrum aufbereitet und zu Aktivmaterial für Batterien synthetisiert. Eine umfangreiche Analytik begleitet die Synthese, um Materialeigenschaften wie Zusammensetzung, Reinheit, Partikelgröße, Kristallstruktur und Kohlenstoffbeschichtung zu charakterisieren. Die elektrochemischen Eigenschaften des synthetisierten Lithiumeisenphosphats werden durch Tests in Batteriezellen bewertet und bei Bedarf modifiziert.
Eine Ökobilanzierung (LCA) und Wirtschaftlichkeitsbetrachtung vervollständigen das Projekt. Hierbei werden auch vor- und nachgelagerte Schritte untersucht, um die ökologische und wirtschaftliche Tragfähigkeit eines zirkulären Geschäftsmodells zu analysieren. Die Bewertung erfolgt unter einer kontinuierlichen Betrachtung des Gesamtsystems unter Berücksichtigung möglicher alternativer Aufbereitungswege. Darüber hinaus können mithilfe einer consequential LCA die Auswirkungen auf gesamtwirtschaftlicher Ebene betrachtet werden und so die Frage des ökologischen Mehrwertes der flächendeckenden Klärschlammaufbereitung beantwortet werden.
