Kreislaufgerechte Produktgestaltung

SEPARIERBARKEIT VON BAUTEILEN UND MATERIALIEN

Grundvoraussetzung für eine erneute Nutzung von Produkten bzw. von Materialien ist eine möglichst gute Trennbarkeit von Komponenten und Materialfraktionen. Wo in diesem Kontext die Prioritäten liegen, hängt von der verfolgten Strategie für das Lebensende und der damit verbundenen Prozessabfolge ab. Eine demontagegerechte Produktgestaltung ist sowohl für die Wiederverwendung als auch für die stoffliche Verwertung, insbesondere zur Schadstoffentfrachtung, wichtig. Beide Verfahren profitieren hier von einer guten Zugänglichkeit der Komponenten und dem Einsatz weniger unterschiedlicher Werkzeuge. Darüber hinaus sollten die Dauer und Anzahl der Schritte einer Demontage minimal ausfallen. Dies kann insbesondere durch den Einsatz weniger Verbindungselemente und einen Verzicht auf Klebeverbindungen realisiert werden. Darüber hinaus sollten sowohl die Demontageabfolge als auch Komponenten mit gefährlichen Stoffen klar gekennzeichnet vorliegen [3, S. 75 ff.].

Für die Wiederverwendung und die stoffliche Verwertung existieren jedoch auch Unterschiede. Insbesondere differenziert sich hier eine optimale Gestaltung der Baustruktur. Im Sinne des Recyclings sollten Bauteile in Demontagebaugruppen gegliedert sein, welche entweder aus homogenen Werkstoffen oder aus Stoffen, die auf ähnliche Arten verwertbar sind, bestehen. Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn Komponenten mit hohem Materialwert einfach zugänglich und schnell separierbar sind. Für eine Wiederverwendung hingegen bietet sich zumeist eine Gliederung in funktionale Module an, die anhand unterschiedlicher Innovationszyklen austauschbar sind. Außerdem ergeben sich Unterschiede im Aufbau. Für das Recycling sollten Verbindungen schnell zerstörbar sein, um die Zeit für die Entfrachtung zu verkürzen. Hier eignen sich auch Sollbruchstellen, um den Aufwand zusätzlich zu verringern. Für eine Wiedernutzung ist eine zerstörungsfreie Lösbarkeit der Verbindungen wichtig [1, S. 15].

Ob eine Demontage der Produkte im Falle des Recyclings überhaupt durchgeführt wird, hängt auch davon ab, wo der Recyclingprozess stattfindet. So werden in Deutschland beispielsweise Elektrokleingeräte von Verwertern zumeist geschreddert und automatisch sortiert, um die einzelnen Fraktionen zu extrahieren. In diesem Fall müssen zumindest aus Sicht des Recyclings wenige Randbedingungen für eine demontagegerechte Produktgestaltung beachtet werden (z. B. die Extrahierbarkeit von Gefahrgütern wie Akkus). Im Gegensatz hierzu ändert sich die Situation, wenn das Recycling und die Wiederaufarbeitung einzelner Produktmodule direkt beim Hersteller durchgeführt werden. Apple verwendet z. B. Demontageroboter, die bis zu 200 Telefone pro Stunde zerlegen können [4].

-> Beispiel

Demontagegerechte Konstruktion eines Mobiltelefons

Das Unternehmen Fairphone forciert unter Ressourcengesichtspunkten die Demontage ihrer Telefone und eine anschließend gezielte Verwertung der einzelnen Module. Ausgediente Telefone können zu diesem Zweck an den Hersteller zurückgeschickt werden [5]. Das Fairphone 2 kann darüber hinaus als Referenzbeispiel für eine besonders gelungene demontagegerechte Produktgestaltung zum Zweck des Recyclings betrachtet werden. So kann das Telefon bis zur Hauptplatine ohne ein einziges Werkzeug auseinandergebaut werden. Zudem ist das Telefon modular gestaltet, so dass einige Komponenten ausgetauscht (z. B. Batterie) und ggf. wiederverwendet werden können (z. B. Kamera). Knöpfe, Kabel und Schrauben sind leicht zugänglich und auf Klebeverbindungen wird weitestgehend verzichtet. Weiterhin sind im Inneren des Gerätes Piktogramme und Hinweise zur Demontage dargestellt. Zusätzlich existiert eine separate Anleitung zum Aufbau des Telefons [6].

RECYCLINGFÄHIGE MATERIALIEN

Neben der einfachen Separierbarkeit der Stofftypen spielt auch die prinzipielle Eignung der Materialien für eine Wiederverwertung eine große Rolle. Im Bereich technischer Produkte sind hier insbesondere die "Massemetalle" Kupfer, Blei, Aluminium und Stahl geeignet, da hier bereits ein Anteil wiederverwerteter (sekundärer) Rohstoffe an neuen Raffinade- und Rohstahlerzeugnissen zwischen 50 % und 70 % erreicht werden kann [7, S. 14]. Darüber hinaus lassen sich hier durch Wiederverwertung teilweise signifikante Ressourceneinsparungen erzielen. So wird beispielsweise für die Aufbereitung von Sekundäraluminium nur ca. 6 % des Energieaufwandes für die Herstellung von Primäraluminium benötigt [8, S. 3].

Schwieriger ist die Situation im Fall von Kunststoffen. Für private Haushalte und Gewerbe als Endverbraucher werden derzeit nur rund ein Drittel aller anfallenden Kunststoffabfälle recycelt. Der Großteil wird hier noch immer thermisch verwertet [7, S. 12]. Ein Hemmnis für die Erreichung einer höheren Recyclingquote liegt vor allem in der zunehmenden Komplexität der Materialzusammensetzungen. Neben Weichmachern, Beschichtungen oder Mischungen verschiedener Kunststoffe werden teilweise auch Carbon- oder Glasfasern beigemischt, die ein Recycling nahezu unmöglich machen. Weiterhin spielt die Farbe der Kunststoffe eine wichtige Rolle, da dunkel gefärbte Kunststoffe nicht für neue helle Kunststoffprodukte verwendbar sind [9].

Ebenso problematisch ist der zunehmend kleinteilige Einsatz von wertvollen und seltenen Materialien wie Gold, Silber, Palladium oder Neodym. Insbesondere in elektronischen Produkten sind viele dieser teilweise seltenen Stoffe oft in geringer Konzentration enthalten. Die Extraktion dieser Materialien ist dabei häufig aufwändig und daher für die Rückgewinnung geringer Materialmengen ökonomisch nicht lohnenswert. Dieses Problem gewinnt im Zuge der digitalen Transformation an Relevanz, da die hierfür notwendigen Sensoren ebenfalls wertvolle Stoffe enthalten, die nur schwer zurückgewonnen werden können (z. B. Silber in RFID Chips) [10].

-> Beispiel

Recycling von Rotorblättern

Ein bisher ungeklärtes Problem im Kontext der Windenergie betrifft die angemessene Verwertung der Rotorblätter von Windkraftanlagen. Probleme bestehen hier einerseits in der Demontage und im Transport der sperrigen Bauteile. Wesentlichstes Problem ist jedoch die schwierige Recycelbarkeit der Verbundstoffe, aus denen die Blätter hergestellt sind. Aus diesem Grund erfolgt bisher fast ausschließlich eine thermische Verwertung. Im ungünstigsten Fall kann es hier jedoch zu einer Beschädigung der Luftfilter der Verbrennungsanlagen kommen. Als aussichtsreichste Handlungsoptionen bestehen derzeit die Wiederaufarbeitung der Blätter sowie ein Downcycling der Stoffe als Input für die Zementproduktion [11].

TRANSPARENTE PRODUKTDOKUMENTATION

Wenn die Wiederaufarbeitung oder das Recycling von Komponenten außerhalb des Unternehmens durchgeführt wird, ist es seitens des Herstellers wichtig, alle hierfür benötigten Informationen bereitzustellen. In diesem Kontext wird zum einen eine Aufbauanleitung des Produktes benötigt, um die spätere Demontage zu vereinfachen. Darüber hinaus sollte eine vollständige Kennzeichnung aller im Produkt verwendeten Stoffe vorliegen. Hierfür können z. B. auch Label direkt an das Produkt angebracht werden, die vom Recycler ausgelesen werden können (z. B. QR-Codes oder RFID-Chips).

-> Beispiel

Innovatives Konzept für zirkuläre Stoffströme

Das Berliner Start-up "Circular Fashion" hat ein innovatives Konzept entwickelt, welches dabei helfen soll, zirkuläre Stoffströme in der Modebranche zu etablieren. Die Grundidee ist dabei ein Plattform-Ansatz, der es erlauben soll, Hersteller, Nutzer von Kleidung sowie Recyclingunternehmen besser zu vernetzen. Mit der Plattform bekommen Modedesigner Hilfestellungen, wie die Nachhaltigkeit ihrer Entwürfe verbessert werden kann und welche Materialien hier vorteilhaft sind. Jedes Kleidungsstück ist zusätzlich mit einer "Circular Fashion ID" versehen, die Informationen über die in der Kleidung verwendeten Stoffe und den Prozess der Herstellung bereithält. Diese Daten können einerseits vom Nutzer, aber auch von Recyclingunternehmen eingesehen werden. Die Verwertungsunternehmen können die individuelle Stoffzusammensetzung verwenden, um den Sortierprozess der Stoffe zu vereinfachen [12].

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