SIMTEGRAL – Integrierte Multi-Skalen Systemsimulation und Nachhaltigkeitsbewertung von primären und zirkulären Rohstoff-Supply Chains für Lithium-Ionen-Batterien

Die in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzten Rohstoffe bestimmen nicht nur die technischen Eigenschaften. Ihr Einsatz trägt auch maßgeblich zu den Herstellkosten von Batterien bei und hat ökologische sowie soziale Auswirkungen. Eine ökonomisch und ökologisch effiziente sowie sozial verträgliche Bereitstellung von Batterierohstoffen ist daher für die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie von großer strategischer Bedeutung. Durch Berücksichtigung der verwendeten Rohstoffe, der Abbauregion und -technologie sowie eine effiziente Rohstoffwiedergewinnung, können die Wertschöpfungskette der Batterie gestaltet und die Auswirkungen maßgeblich beeinflusst werden. Aktuell liegen jedoch nur unzureichend detaillierte Daten für die Bewertung der sogenannten Rohstoff-Supply Chain, der Rohstofflieferkette von der Mine über die Produktnutzung bis zum Recycling, vor. Weiterhin fehlen belastbare Modelle, um die komplexen Wirkzusammenhänge abzubilden und Handlungsempfehlungen abzuleiten.

Ziel des Projektes SIMTEGRAL ist die Analyse der komplexen Wertschöpfungsketten von Batterierohstoffen und ihre nachhaltige Gestaltung. Es sollen physikalisch basierte Modelle der wichtigsten Prozesse zur Herstellung primärer und der Rückgewinnung sekundärer Rohstoffe für Lithium-Ionen-Batterien entwickelt und experimentell validiert werden. Diese Modelle liefern Prozessdaten in höherer Qualität und Auflösung als bisher verfügbar. Sie werden miteinander verbunden und in einen übergeordneten Bewertungsansatz integriert. Darauf aufbauend soll eine techno-ökonomische, soziale sowie ökobilanzielle Bewertung erfolgen, um Erkenntnisse für die Gestaltung nachhaltiger Wertschöpfungsketten zu gewinnen. Angestrebt wird die Ermittlung aussagekräftiger Kennzahlen zu Energie- und Ressourceneffizienz, Qualität bzw. Rohstoffreinheit, Wirtschaftlichkeit, sozialen Risiken sowie der Umweltwirkungen von Batterierohstoffen. So werden von den Projektpartnern Verbesserungspotentiale entlang der Wertschöpfungskette der Batterie aufgezeigt und entsprechende Handlungsempfehlungen für Forschung und Industrie formuliert.

Das Projekt SIMTEGRAL trägt zur Weiterentwicklung des Batterierecyclings und zur Effizienzsteigerung in der Rohstoffrückgewinnung bei. Die Kostensenkung bei der Sekundärrohstoffherstellung und eine Reduktion der Rohstoffabhängigkeit Deutschlands ermöglichen langfristig eine Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Batterieanwendungen.