Bodendynamik und Ökotoxizität von Zink, gewonnen aus Black Mass aus entsorgten Batterien

Aus alten Batterien wird Pflanzennahrung

Jedes Jahr werden Berge gebrauchter Batterien weggeworfen und verschärfen das Problem des Elektroschrotts. In diesen Batterien stecken jedoch Metalle, die Pflanzen für ihr Wachstum benötigen. Diese Studie stellt eine einfache, aber wichtige Frage: Kann ein Teil dieses Batterieabfalls sicher in einen Dünger verwandelt werden, der Feldfrüchte mit Zink versorgt — einem essentiellen Mikronährstoff — ohne Böden und Gewässer zu verschmutzen?

Warum Zink und Batterieabfälle wichtig sind

Zink hilft Pflanzen beim Aufbau von Proteinen, der Regulierung von Wachstums­hormonen, der Bildung von Chlorophyll und bei der Abwehr von Stress. Viele landwirtschaftliche Böden weltweit liefern nicht genügend Zink, sodass Landwirte Zink als Dünger zufügen. Gleichzeitig häufen sich entsorgte Elektronikartikel, einschließlich Haushaltsbatterien, auf Deponien oder in unsicheren Recyclinganlagen und setzen schädliche Metalle frei. Das dunkle Pulver, das nach der Verarbeitung verbrauchter Zinkbatterien zurückbleibt — als Black Mass bezeichnet — enthält große Mengen Zink zusammen mit anderen Metallen. Die Gewinnung von Zink aus dieser Black Mass könnte ein Abfallproblem in eine Ressource verwandeln und passt zu Kreislaufwirtschaftsstrategien, die Materialien wiederverwenden statt wegzuwerfen.

Wie die Forschenden recyceltes Zink testeten

Die Wissenschaftler extrahierten Zink aus der Black Mass mit verschiedenen Flüssigkeiten: zwei „sanfteren“ organischen Lösungen auf Glycin- (eine Aminosäure) und Zitronensäurebasis (eine verbreitete organische Säure), sowie zwei stärkeren, konventionellen Schwefelsäurelösungen, außerdem ein handelsübliches Zinksulfat-Düngerprodukt zum Vergleich. Sie gaben gleiche Zinkmengen aus jeder Quelle in Kolonnen mit zwei typischen landwirtschaftlichen Böden aus Spanien — einem sauren, sandigen Boden und einem alkalischen, calciumreichen Boden. Über die Zeit pumpten sie eine Salzlösung durch die Kolonnen, um Regenwasserbewegung durch den Boden zu simulieren, sammelten das austretende Wasser und bestimmten, wie viel Zink ausgewaschen wurde. Anschließend schnitten sie die Kolonnen auf, um zu sehen, wie viel Zink in der oberen und unteren Bodenschicht verblieb und wie viel davon in einer für Pflanzen verfügbaren Form steckte.

Was mit Zink in verschiedenen Böden geschah

Im sauren, sandigen Boden spülte schließlich nahezu das gesamte Zink aus allen Quellen durch die Kolonnen, wobei Geschwindigkeit und Freisetzungsmuster jedoch variierten. Zink aus starken Säuren und aus dem handelsüblichen Zinksulfat kam schnell in einer scharfen Spitze heraus und hinterließ sehr wenig. Im Gegensatz dazu trat Zink, das mit Glycin oder Zitronensäure gebunden war, langsamer aus und hinterließ etwas mehr pflanzenverfügbares Zink im Boden, besonders in der oberen Schicht. Im alkalischen, calciumreichen Boden verhielt es sich andersherum. Dort bewegte sich Zink aus starken Säuren und aus kommerziellen Quellen kaum und wurde tendenziell in Formen gebunden, die Pflanzen nur schwer aufnehmen können, besonders nahe der Oberfläche. Glycinbasiertes Zink blieb dagegen sehr mobil und wurde nahezu vollständig durch die Kolonne gespült, während Zitronensäure‑Zink ein Zwischenverhalten zeigte — teilweise Auswaschung, aber auch ein Teil, der in der oberen Schicht in einer nutzbaren Form verblieb.

Prüfung der Auswirkungen auf junge Pflanzen

Um zu verstehen, wie diese Zinklösungen Feldpflanzen direkt beeinflussen könnten, führten die Forscher einen einfachen Keimtest mit Tomaten durch. Sie legten Samen auf feuchtes Filterpapier und gossen sie mit unterschiedlichen Zinkkonzentrationen aus jeder Quelle, von sehr niedrig bis recht hoch. Bei niedrigen Konzentrationen förderten alle Zinklösungen tatsächlich Keimung und frühes Sämlingswachstum und wirkten als nützliche Mikronährstoffgaben. Mit steigender Dosis kehrte sich dieser Nutzen jedoch ins Gegenteil. Mittlere bis hohe Konzentrationen, besonders aus Glycin‑ und starken Säureextrakten, verkürzten Wurzeln und Sprosse und reduzierten den kombinierten Keimungs‑und‑Wachstums‑Wert, bekannt als Keimindex, stark. Bei den höchsten getesteten Konzentrationen verhinderten einige Behandlungen im Wesentlichen das Entstehen gesunder Sämlinge.

Was das für Landwirte und die Umwelt bedeutet

Die Studie zeigt, dass aus entsorgten Batterien gewonnenes Zink sich ähnlich wie konventionelle Dünger verhalten kann, sein Effekt aber stark von Bodentyp und der chemischen Form des Zinks abhängt. In sauren Böden besteht bei anorganischen Formen und starken Säureextrakten das Risiko, dass Zink nach unten in Richtung Grundwasser ausgespült wird, während organische Komplexe langsamer auslaufen und eine kleine, aber nützliche Reserve für Pflanzen hinterlassen. In alkalischen Böden neigen traditionelle Zinkquellen dazu, gebunden und unzugänglich zu werden, während glycinbasiertes Zink zu mobil sein und verloren gehen kann. Für junge Pflanzen sind niedrige Dosen aus allen Quellen hilfreich, höhere Dosen werden jedoch schnell toxisch. Praktisch gesehen könnte aus Black Mass gewonnenes Zink ein wertvoller recycelter Dünger für eine nachhaltige Landwirtschaft werden — vorausgesetzt, es wird sorgfältig formuliert und in gut kontrollierten Mengen ausgebracht und seine langfristigen Umweltauswirkungen werden vor einer breitflächigen Anwendung in Feldversuchen geprüft.

Zitation: Almendros, P., Gascó, G., Ortiz, R. et al. Soil dynamics and ecotoxicity of zinc extracted from black mass derived from discarded batteries. Sci Rep 16, 14302 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44947-x

Schlüsselwörter: Elektronikschrott-Recycling, Zinkdünger, Auswaschung im Boden, Batterieabfall, nachhaltige Landwirtschaft