Recycling und Stoffkreisläufe in der Circular Economy

Die Circular Economy Strategie der Europäischen Kommission hat das Bewusstsein für eine nachhaltige Ressourcennutzung in der Wirtschaft und Gesellschaft geschärft und wurde durch den European Green Deal noch enger gefasst. Politische Maßnahmen zielen darauf ab, die Umweltauswirkungen von Altprodukten zu verringern oder negative Einflüsse zu reduzieren, z. B. beim Handel mit Konfliktmineralien. Die Europäische Union hat Gesetze und Verordnungen erlassen (z. B. das Lieferkettensorgfaltspflichtengesetz), um die Circular Economy europaweit zu stärken mit dem Ziel, durch Ressourceneffizienz Produkt- und Materialwerte möglichst lange zu bewahren.

Ein wesentlicher Aspekt der Circular Economy ist es, Ressourcen in ihrer reinsten und wertvollsten Form zu erhalten (Stichwort Reparatur) und Verluste zu minimieren. Spätestens am Ende des Kreislaufs sollen die ursprünglich investierten Ressourcen wieder in den Kreislauf zurückkehren. Dies fördert die Vermeidung von Abfall und schafft langfristige Ressourcensicherheit und Unabhängigkeit vom außereuropäischen Ausland. Um dies zu erreichen, müssen Stoffströme detailliert über die Kreisläufe der Circular Economy verfolgt, technisch analysiert und effiziente Rücknahme- und Recyclingprozesse etabliert bzw. verbessert werden. Dadurch können Ressourcen effektiv zurückgewonnen und erneut im Kreislauf genutzt werden.

Kreislaufwirtschaftliche Strategien wie das Urban Mining können dazu beitragen, Recycling, Ressourceneffizienz und verantwortungsvolle Beschaffung zu fördern und dadurch die Abhängigkeit von Importen verringern und die Auswirkungen auf die Umwelt minimieren. . Ziel ist es, möglichst früh zukünftige Stoffströme prognostizieren zu können und bestmögliche Verwertungswege abzuleiten, noch bevor die Materialien als Abfall anfallen.

Die Digitalisierung fungiert entlang aller Kreisläufe als Innovationstreiberin. Sie steigert die Transparenz über Stoffströme, Komponentenzustände und Produktnutzungsinformationen und ermöglicht damit eine gezielte Wieder- und Weiterverwendung. In der Recyclingindustrie kann Digitalisierung z. B. bei der Sortierung feinkörniger, metallhaltiger Stoffströme unterstützen. Durch die Installation von optischen Erkennungssystemen wird der Sortierprozess überwacht und Daten wie der Massendurchsatz, die Partikelgröße und Störstoffe gewonnen. Diese werden zur Regelung bzw. zur Kontrolle des Sortierprozesses genutzt. Darüber hinaus können sie mit weiteren Maschinenparametern und Sensoren zu einem vollumfänglichen Datenbild in Form eines digitalen Zwillings – einer virtuellen Abbildung des Prozesses – zusammengeführt werden. Zusätzlich können die gewonnenen Daten auch in den digitalen Produktpass Verwendung finden.

Das Zukunftslabor Circular Economy entwickelt digitale Tools und Verfahren, um Stoff-, Wert- und Produktströme im Kontext von Elektrogeräten zu analysieren und zu bewerten. Dies trägt dazu bei, die Verfügbarkeit und den Bedarf von kritischen Rohstoffen (z. B. Lithium, Aluminium) zu ermitteln und zu steuern. Zudem sollen Anreize für Nutzer*innen geschaffen werden, mit geeigneten Rücknahmestrukturen Produkte und Materialien zurückzugeben. Darüber hinaus sollen mithilfe intelligenter und digitaler Recyclingprozesse und –technologien kritische Ressourcen besser erschlossen werden.

An dieser Forschung sind folgende Wissenschaftler*innen beteiligt:

• Prof. Dr.-Ing. Christoph Herrmann (Technische Universität Braunschweig, Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik)
• Prof. Dr. Benjamin Leiding (Technische Universität Clausthal, Institute for Software and Systems Engineering)
• Prof. Dr.-Ing. Jorge Marx Gómez (Carl von Ossietzky Universität Oldenburg, Abteilung Wirtschaftsinformatik)
• Dr.-Ing Alexandra Pehlken (OFFIS – Institut für Informatik, FuE-Bereich Produktion)
• Prof. Dr.-Ing. Annika Raatz (Leibniz Universität Hannover, Institut für Montagetechnik und Industrierobotik)
• Prof. Dr. Thomas Spengler (Technische Universität Braunschweig, Institut für Automobilwirtschaft und industrielle Produktion)
• Prof. Dr. Michael Thomas (Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik, Abteilung Grenzflächenchemie und adaptive Haftsysteme)