Innovative Produktkreisläufe für eine Kreislaufwirtschaft

„Kreislaufwirtschaft“ ist ein Schlagwort, das verspricht, Abfall zu reduzieren, Ressourcen zu schonen und die Wirtschaft zu fördern. Aber die Verwendung des Begriffs ist inflationär. Im letzten Jahrzehnt hat sich die Zahl der Fachbeiträge vervielfacht und es sind neue – „zirkuläre“ – Geschäftsmodelle entstanden.

Bei jeder Investition in die Kreislaufwirtschaft müssen zwei Fragen sorgfältig bedacht werden: Wie kann eine Kreislaufwirtschaftslösung effektiver sein als die konventionelle Abfallwirtschaft? Wie lässt sich mit zirkulären Geschäftsmodellen Geld verdienen? Auf beide Fragen hat die deutsche Fördermaßnahme ReziProK mit 25 unterschiedlichen FuE-Projekten[1] nach Antworten gesucht. Ziel der Forschungsprojekte ist es, Produktkreisläufe durch die Entwicklung von Designkonzepten, digitalen Technologien und passenden Geschäftsmodellen zu schließen. Die Forschungsergebnisse sollen dann schnellstmöglich in die wirtschaftliche Praxis und marktfähige Produkte überführt werden, um Unternehmen in Deutschland als wettbewerbsfähige Anbieter von Kreislaufwirtschaftslösungen zu stärken. Die Projekte konzentrieren sich auf:

Weitere Informationen finden Sie auf dieser Website. [1] „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Innovative Produktkreisläufe“ (ReziProK) wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Die Projekte begannen im Jahr 2019 und werden bis Ende 2023 abgeschlossen sein. Die hier vorgestellten Ergebnisse wurden von RessWInn zusammengefasst, einem Netzwerk- und Transferprojekt innerhalb von ReziProK, das von der DECHEMA, Frankfurt, Deutschland, und N³ Thinking Ahead, Voerde, Deutschland, durchgeführt wird.

Aus der Abfallwirtschaft sind zahlreiche physikalische, technische und wirtschaftliche Hindernisse für die stoffliche Verwertung und Wiederverwendung bekannt:

Die in kurzer Zeit an Millionen von Verbrauchern verteilten Produkte werden nach unterschiedlich langer Nutzungsdauer zu Abfall. Nach der Nutzung gehen Informationen über deren Materialzusammensetzung und technischen Zustand verloren. Folglich ist die Wiederverwendung von Produkten aus Abfällen meist unmöglich.

Beim Recycling sind wir mit hochentropischen Gemischen und unbekannten, potenziell gefährlichen Verbindungen konfrontiert.

Diese und einige andere Stolpersteine ​​führen dazu, dass viele Recyclingprozesse zu viel kosten und große Mengen an Abfall hinterlassen.[2]Während Recycling (R8) und Energierückgewinnung (R9) bekannte Beiträge zur Kreislaufwirtschaft sind, die mit Abfall beginnen, sind andere Strategien sind mit der Nutzungsphase von Produkten wie Reparatur oder Aufarbeitung (R4-R7) oder der Designphase (R0-R2) verknüpft. Diese „zirkulären Strategien“ werden in dargestelltAbbildung 1.

Fast alle ReziProK-Projekte deckten mehr als eine Strategie ab, z. B. DiTex(Abb. 2).

[2] H. Friege und K. Kümmerer: Kreislaufwirtschaft praktizieren: Stolpersteine ​​für Kreislauf und Recycling. In „The Impossibilities of the Circular Economy – Separating Aspirations from Reality“ (Hrsg.: Harry Lehmann, Christoph Hinske, Victoire de Margerie und Aneta Slaveikova Nikolova). Offener Zugang

Abb. 1: „R-Strategien“ zur Reduzierung des Verbrauchs materieller Ressourcen (modifiziert und ergänzt nach Potting und Hanemaaijer, PBL, Den Haag, 2018, siehe PDF hier

Die Analyse der Projektergebnisse zeigt, dass eine frühzeitige Berücksichtigung der oben genannten Barrieren die Bewertung von Risiken und Chancen im Produktlebenszyklus erleichtert. Wir können physikalische Barrieren wie die Entropie nicht überwinden und wir können nicht vorhersagen, ob ein bestimmter Zusatzstoff in Zukunft verboten wird. Es gibt jedoch viele Möglichkeiten, Hindernisse für eine zirkuläre Ressourcennutzung zu beseitigen. Hier sind einige Beispiele:

Viele der Projekte konzentrierten sich auf Design für Wiederverwendung, Recycling oder Möglichkeiten zur Reparatur oder Wiederaufbereitung eines Produkts:

Für zirkuläre Geschäftsmodelle sind Informationen entlang der Wertschöpfungskette von entscheidender Bedeutung. Die Übermittlung von Informationen über die Materialzusammensetzung und Anwendungshistorie von Produkten erfordert standardisierte technische Lösungen, die vom jeweiligen Produkt abhängen.

Abb. 2: Prozessdiagramm zur Herstellung, Verwendung, Verwertung und Nachverfolgung von Hemden für eine Rettungswagenbesatzung, Kreis Lippe, Deutschland (Quelle: DiTex-Projekt)

Wenn wir ein gebrauchtes Produkt aus einer getrennt gesammelten Abfallfraktion identifizieren können und seine frühere Funktion kennen, können wir uns für eine Wiederverwendung oder geeignete Recyclingwege entscheiden. Das ist tatsächlich möglich:

Projekt EIBA: Sensorische Erfassung, automatisierte Identifizierung und Bewertung von Altteilen mit Hilfe selbstlernender Systeme

Produkt-Service-Systeme (PSS) sind ein geeigneter Ansatz, um den dissipativen Verlust gebrauchter Produkte durch eine gut organisierte Reverse-Logistik zu reduzieren. Drei Beispiele von ReziProK, die bereits auf dem Markt sind:

Während B2B-Modelle erste Erfolge feiern, haben es B2C-Ansätze deutlich schwerer, sich durchzusetzen:

Es ist sehr schwierig, den Beitrag eines Produkts zur Nachhaltigkeit im Hinblick auf seinen gesamten „Lebenszyklus“, einschließlich Wiederverwendung, Recycling usw., zu bewerten. Im Projekt ConCirMy wurde ein Tool („Konfigurator“) entwickelt, das Informationen zur Umweltverträglichkeit einschließlich Recycling bereitstellt und Wiederverwendungsmöglichkeiten für verschiedene Stakeholder in der Lieferkette, die bei Kaufentscheidungen berücksichtigt werden können. Als Beispiel dienten Reifen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kreislaufwirtschaft wichtige Chancen bietet, bekannte Probleme in der Abfallwirtschaft zu entschärfen. Weitere Forschung sollte sich auf eine Differenzierung wirtschaftlicher Hindernisse konzentrieren, um Fragen der Kreislaufwirtschaft in komplexen Wertschöpfungsketten besser klären zu können. Anbieter von Abfallsammelsystemen sollten nach Möglichkeiten suchen, die Retrologistik zu unterstützen, z. B. für Mehrwegverpackungen. Für Recycler bietet die Entwicklung von Identifikationssystemen, die durch künstliche Intelligenz unterstützt werden, enorme Möglichkeiten, gebrauchte Produkte auf mögliche Wiederverwendung und geeignete Recyclingschritte zu bewerten.