Zirkuläre Wertschöpfung: Aus Alt mach Neu

Foto: AdobeStock/rock_the_stock
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Die zirkuläre Wertschöpfung ist ein wirtschaftliches System, in dem Produkte nach ihrer Nutzungsphase wieder in ihre Komponenten zerlegt werden, die als Ausgangsstoffe für neue Produkte dienen. Es ersetzt das Konzept des „End of Life“ bestehender linearer Wertschöpfungsketten durch Wertschöpfungskreisläufe, die so weit wie möglich geschlossen werden. Von Dr.-Ing. Hans-Jürgen Schäfer, Geschäftsführer der VDI-Gesellschaft Materials Engineering.

Das Konzept der zirkulären Wertschöpfung ist nicht neu. Einige Vordenker und Unternehmen haben bereits Ende der 1970er-Jahre praktische Anwendungen gezeigt. Zirkuläre Wertschöpfung bedeutet, Materialien aller Art durch sorgfältiges Design, Management und technologische Innovation auf ihren höchsten Nutzen und Wert zu bringen. Das übergeordnete Ziel ist, Materialien und Produkte durch wirtschaftlich und ökologisch effiziente Stoff-, Energie-, Arbeits- und Informationsflüsse im Kreislauf zu führen. Zirkuläre Wertschöpfung vermeidet oder verwertet Abfälle, integriert Stoffstrommanagement und Energiesystem auf nachhaltige Weise und minimiert Klima- und Umweltbelastungen ganzheitlich. Der Übergang von der linearen zur zirkulären Wirtschaft leistet einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung einer nachhaltigen, CO2-armen, ressourceneffizienten und wettbewerbsfähigen Wirtschaft. Durch die Einführung einer zirkulären Wertschöpfung wird das Wirtschaftswachstum schrittweise vom Verbrauch endlicher Ressourcen entkoppelt.

Insbesondere in Deutschland kann die Anhebung der Ressourceneffektivität zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit beitragen. Denn für die deutsche Industrie sind Ressourceneffizienz, klimaneutrale Energieversorgung und Klimaschutz wichtige Exportmärkte, die große Wachstumschancen beinhalten. Schaffen wir es, in Deutschland ein Wirtschaftsmodell zu errichten, das auf zirkulären Stoffkreisläufen, erneuerbaren Energien und klimaangepasstem Bauen basiert, bestehen sehr gute Chancen, diese Modelle in andere Länder zu exportieren. Insbesondere für Schwellenländer werden hier große Potenziale ausgerechnet. Für rohstoffarme Länder wie Deutschland lassen sich zudem die Kosten des Rohstoffverbrauchs durch zirkuläre Wertschöpfung deutlich senken und Wachstumseffekte erzielen.

Bei Kunststoffabfällen zum Beispiel wird in Deutschland der größere Anteil durch Verbrennung entsorgt. Erst an zweiter Stelle folgt das Recycling des Kunststoffabfalls. Der verhältnismäßig geringe Anteil des Kunststoffrecyclings bedeutet nicht nur einen Verlust des Wertstoffs Kunststoff, sondern durch die Verbrennung auch eine Belastung des Klimas mit CO2 und im Falle des unkontrollierten Ausbringens in vielen anderen Ländern außerhalb Deutschlands eine große Belastung für die Umwelt. Die Belastung der Weltmeere mit Plastik ist inzwischen jedem bekannt.

Es ist eine Aufgabe von Ingenieuren verschiedener Ingenieurdisziplinen, den Wert von Materialien durch die Schaffung einer zirkulären Wertschöpfung zu erhalten.

Im EU-Durchschnitt werden nur rund 30 Prozent der Kunststoffabfälle für das Recycling gesammelt, in China sind es 25 Prozent, in den USA 9 Prozent. Sammlung bedeutet jedoch nicht, dass es auch recycelt wird. Die Notwendigkeit des Recyclings wird vielerorts gar nicht gesehen, teilweise stehen keine geeigneten Recycling-Technologien zur Verfügung. Deutschland steht im weltweiten Vergleich verhältnismäßig gut da und kann mit derzeitigen und weiterentwickelten Technologien eine Vorreiterrolle übernehmen. Recycling-Technologien bieten Exportchancen für deutsche Unternehmen. Diese Chancen sollten wir ergreifen.

Es ist eine Aufgabe von Ingenieuren verschiedener Ingenieurdisziplinen, den Wert von Materialien durch die Schaffung einer zirkulären Wertschöpfung zu erhalten. Um die Stoffkreisläufe schließen und Werkstoffe – also Wertstoffe – möglichst oft wiederverwenden zu können, benötigen wir insbesondere ein Umdenken in der Produktentwicklung. Produkte müssen so konzipiert werden, dass sie sowohl den Anforderungen des Gebrauchs wie auch der Zerlegung in ihre Komponenten und der Separierung in kreislaufgerechte Stofffraktionen gerecht werden. Am Ende der Produktnutzungsphase soll ein Produkt so wenig wie möglich und nur so viel wie nötig verändert werden müssen, um es wieder dem Stoffkreislauf zuführen zu können? Ein Hauptschlüssel zur Etablierung der zirkulären Wertschöpfung ist also ein Umdenken bei der Konstruktion von Produkten. Hier gibt es grundlegende Designprinzipien, die eine Zerlegung der Produkte nach ihrer Nutzungsphase ermöglichen und vereinfachen. Ein Produkt, das weitgehend werkstofflich recyclingfähig ist, soll

  • werkstofflich wiederverwertbare Komponenten enthalten,
  • aus langlebigen Werkstoffen bestehen,
  • lösbare Verbindungselemente aufweisen,
  • eine leichte Demontage sowie Austauschbarkeit seiner Bestandteile erlauben,
  • aus möglichst wenigen unterschiedlichen Werkstoffen bestehen.

Werden diese Prinzipien nicht eingehalten, werden sortenreine Trennung und Recycling oft erheblich erschwert oder nicht möglich sein. Zudem müssen geeignete Infrastrukturen geschaffen werden, um die Stoffe zu sammeln und sortenrein getrennt den produzierenden Unternehmen wieder als Rohstoff zur Verfügung stellen zu können. Das betrifft Logistikdienstleister, aber auch Anlagenbauer, die eine sortenreine Trennung der Stoffkomponenten gewährleisten können.

Ist die werkstoffliche Verwendung von Produkt-Rezyklaten nicht effizient, soll möglichst die rohstoffliche Verwertung erfolgen. Im Fall von Kunststoffen bedeutet dies, dass die Polymerketten unter anderem durch Einwirkung von Wärme wieder zu petrochemischen Grundstoffen wie Öle und Gase gespalten werden, die dann erneut zur Herstellung hochwertiger Kunststoffprodukte eingesetzt werden können. Hier sind besondere chemische Kenntnisse erforderlich. Die zirkuläre Wertschöpfung betrifft auch andere Bereiche, wie Architektur und Bautechnik.

Aus Wertschöpfungsketten sollen Wertschöpfungsnetzwerke werden.

Die zirkuläre Wertschöpfung ist inzwischen bei fast allen großen und vielen kleinen und mittelständischen Unternehmen in den Unternehmensstrategien angekommen. Es gibt zahlreiche Beispiele für zirkuläres Produktdesign und neu geschaffene Wertschöpfungsnetzwerke. Das Thema gewinnt rasant an Bedeutung. Derzeit setzen sich alle Stakeholder – Industrie, Wissenschaft, Politik und Verbraucherverbände – an einen Tisch und loten gemeinsam Möglichkeiten aus. Aus Wertschöpfungsketten sollen Wertschöpfungsnetzwerke werden. Der Verein Deutscher Ingenieure gestaltet entsprechende Gesprächskreise seit 2019. Die zirkuläre Wertschöpfung ist auch bereits in politische Rahmenbedingungen eingezogen.

Schließlich muss uns aber auch bewusst sein, dass es zwar theoretisch möglich ist, fast jedes Produkt wieder sortenrein zu zerlegen. Doch ist das nicht immer sinnvoll. Wenn wir mehr Energie und materielle Ressourcen für Recyclingverfahren aufwenden und mehr CO2 und andere Schadstoffe dabei freisetzen als bei den Verbrennungsprozessen, ist das ökonomisch und ökologisch nicht mehr sinnvoll. Eine 100-prozentige Kreislaufführung werden wir daher in naher Zukunft nicht erreichen. Aber sehr deutlich erhöhte Recyclingquoten sind technisch in naher Zukunft sehr wohl möglich und werden uns wie oben erwähnt ganz nebenbei wirtschaftliche Vorteile und Beschäftigungsmöglichkeiten bieten.