Industrielle Symbiose

Industrielle Symbiose (IS) bezeichnet den wirtschaftlichen Zusammenschluss benachbarter Unternehmen zum Austausch von Material, Energie, Wasser und Abfallstoffen bzw. Nebenprodukten, sowie die gemeinsame Nutzung von Infrastrukturen, Dienstleistungen und sozialen Einrichtungen, um Wettbewerbsvorteile zu generieren. [1, S. 11] [13]

Dabei werden lineare Produktionssysteme aufgebrochen, um Potenziale möglicher Unternehmenskooperationen und -kollaborationen zu nutzen. Die im Betrieb bei der Produktion entstehenden Nebenprodukte können in einem anderen, benachbarten Unternehmen unter Umständen noch weiterverwendet werden. So verzweigt sich der Stoff- und Energiefluss und bildet im Idealfall einen geschlossenen Kreislauf. [1, S. 11 f.] Der IS-Ansatz zielt darauf ab, die Umweltbelastung durch ein firmenübergreifendes Abfallkreislaufsystem und eine Energiekaskadierung zu mindern [13].

Abb: Industrielle Symbiose zur Schließung von Kreisläufen

 

Die Kooperation verschiedener Unternehmen ist für die Kreislaufwirtschaft unerlässlich. Natürliche Ressourcen können so gespart und der CO2-Ausstoß reduziert werden. Die industrielle Symbiose birgt aber auch ökonomische und soziale Vorteile. Durch den gemeinschaftlichen Austausch von Nebenprodukten sparen die Unternehmen Kosten für Rohstoffe, Energie, Entsorgung und auch für Infrastruktur und Dienstleistungen ein. Das Image des Unternehmens kann verbessert werden, die Marktabhängigkeit verringert sich und zwischen den kooperierenden Unternehmen entsteht ein Netzwerk, in dem die Unternehmen von der Erfahrung und Expertise der jeweils anderen profitieren. [1, S. 14 f.]

Im Folgenden wird beschrieben, wie sich industrielle Symbiosen in einzelnen Bereichen umsetzen lassen und welche Voraussetzungen dafür bestehen müssen.

Materialeffizienz durch industrielle Symbiose

Die bei der Produktion der einzelnen Betriebe entstehenden Abfälle und Reststoffe sowie Nebenprodukte haben, abhängig von ihrer Qualität und Zusammensetzung, oft noch einen weiteren Nutzwert. Durch die Kooperation und den Austausch verschiedener Unternehmen können diese Materialen wieder- bzw. weiterverwertet oder sogar wiederverwendet und der Ressourcenverbrauch damit effektiv gesenkt werden.

Die Möglichkeiten gemeinsamer Stoffstromkooperationen beginnen schon beim Neubau von Betriebsgebäuden. Hier können recycelte Baumaterialien als Füllmaterial verwendet werden (z. B. aus dem Rückbau von Altgebäuden). Eine Herausforderung ist hierbei die Sicherstellung der Schadstofffreiheit des Bauschutts und Bodens. [2, S. 22] Aber nicht nur alter Bauschutt kann genutzt werden. So hat ein Schweizer Start-up eine einfache Methode entwickelt, um aus Industrieabfällen Dämmmaterial herzustellen [3].

Auch Lebensmittelabfälle aus Betriebskantinen und vor allem Holz und nicht recycelbare Papierreste aus der Produktion, dem Transport oder der Verpackung von Gütern können überbetrieblich weiterverwendet werden [2, S. 22].

Besonders relevant sind die überbetriebliche Verwertung und Verwendung von Abfällen in der Produktion.  Dabei ist es aufgrund der unterschiedlichen Arten und Qualitäten oft schwieriger eine Möglichkeit zu finden, diese wiederzuverwenden oder zu recyceln. Deshalb sollten Daten über die Quantität und Qualität der Produktionsabfälle (z. B. mithilfe einer Stoffstromanalyse) detailliert erfasst werden. So lässt sich leichter ein Abnehmer für die Reststoffe finden. Zusätzlich sollten die Stoffströme insbesondere aus der Sicht des Abnehmers möglichst verlässlich und in ausreichenden Mengen vorhanden sein. Jedoch spielt nicht nur die Datengrundlage eine entscheidende Rolle, sondern auch die Beziehungen der Unternehmen untereinander. Das geringste Potenzial für eine Stoffstromkooperation besteht bei Unternehmen gleicher Branchen, da die Input- und Outputströme sehr ähnlich sind. Etwas höher ist das Potenzial bei branchenfremden Unternehmen. Das höchste Potenzial für eine Stoffstromkooperation ist bei einer Lieferanten-Abnehmer-Beziehung gegeben, da schon vor der Kooperation ein Informationsaustausch als auch die nötige Diversität der Inputs und Outputs vorhanden sind. Die Entfernung zwischen den Unternehmen nimmt ebenfalls Einfluss auf mögliche Kooperationen. Sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich ist aufgrund der benötigten Infrastruktur eine geringe Entfernung zwischen den Unternehmen am günstigsten. Ab einer bestimmten Entfernung übersteigen die Umweltauswirkungen, z. B. des Transports, die Einsparungen durch die Weiterverwendung eines Materials. [1, S. 42 ff.]

Um Abnehmer für Reststoffe zu finden ist, wie auch bei anderen Kooperationsformen, eine funktionierende Kommunikation unerlässlich. Um IS verwirklichen zu können, sind weiterhin die Bedingungen der technischen Machbarkeit zum Stoffaustausch zu erfüllen und es sollte ein überaus kooperatives Verhältnis zwischen den beteiligen Unternehmen bestehen [13]. Hierbei können unter anderem verschiedene Internetplattformen helfen. Eine davon ist die IHK-Recyclingbörse. Diese Plattform dient als bundesweites Vermittlungssystem für verwertbare Abfälle und Produktionsrückstände. Unternehmen können auf der zugehörigen Internetseite kostenfrei sowohl nach möglichen Abnehmern, als auch nach Anbietern von Reststoffen suchen [4]. Weitere Internetplattformen für den unternehmensübergreifenden Austausch von (Rest-)Materialien bieten sich beispielsweise mit Materialrest24, einem virtuellen Lager für überschüssiges Material im Handwerk, und restado, wo hauptsächlich (Sekundär-)Baustoffe angeboten werden. Auf Europäischer Ebene möchte das EU-Projekt Sharebox Kooperationspartner untereinander vermitteln. Auch hier können sich Unternehmen mit Angeboten oder Gesuchen für sekundäre Ressourcen registrieren. Diese Ressourcen schließen nicht nur Materialien mit ein, sondern auch Energie oder freie Produktions- oder Lagerkapazitäten. Das macht die Plattform auch für andere Bereiche der industriellen Symbiose interessant. Zusätzlich sticht die Plattform durch die Verwendung von künstlicher Intelligenz hervor. Selbstlernende Systeme und umfangreiche Datenbanken sollen helfen, Einträge zu klassifizieren, Optionen für Synergien auch bei komplexen Aufgabenstellungen zu identifizieren und verschiedene Optionen hinsichtlich ihres Nutzens für die Kooperationspartner und die Umwelt zu vergleichen. Die IHK-Recyclingbörse hat sich bereits bewährt. Die Sharebox-Plattform liegt bisher nur als Betaversion vor und wurde in Deutschland unter anderem bei mehreren Unternehmen der Chemiebranche getestet, welche die Plattform positiv bewerteten. [5]

Wasserressourceneffizienz durch industrielle Symbiose

Die Kaskadennutzung von Wasser lässt sich ebenfalls überbetrieblich umsetzen. Aber auch weitere Maßnahmen zum Sparen von Wasser können mithilfe von Unternehmenskooperationen verbessert werden. So sammeln manche Unternehmen z. B. das Regenwasser von ihren Dächern, um dieses im Betrieb verwenden zu können. Das in einem Unternehmen mit weniger intensivem Wasserverbrauch angesammelte Regenwasser kann einem Unternehmen mit höherem Wasserverbrauch zugeführt werden. [6]

Industrielle Symbiose im Bereich Wasser

Vor allem in der Abwasseraufbereitung liegt viel Potenzial für industrielle Symbiosen. Aus Prozesswasser kann bspw. Abwärme für andere Betriebe erzeugt werden. Aber auch Rohstoffe können oft aus dem Industriewasser zurückgewonnen werden. Die Rohstoffe können innerhalb des Betriebs aufbereitet und dann von anderen Betrieben verwertet oder verwendet werden. Damit das funktioniert, müssen unter anderem Qualität und Quantität des Stoffes im Abwasser geprüft und zielsicher prognostiziert werden. Hierfür ist ein sogenannter Abwasserpass hilfreich. Dieser beschreibt alle wichtigen Abwasserinhaltsstoffe. Er hilft auch, eine passende Abwasserbehandlung zu wählen. Bei der Aufbereitung von Abwasser bietet es sich in einigen Fällen an mit anderen Unternehmen eine gemeinsame Abwasseraufbereitungsanlage zu betreiben, da dieses Vorgehen Material und Energie sowie Kosten einsparen kann. [6] Ein Beispiel hierfür ist das Industriegebiet "schwarze Pumpe", wo insgesamt 125 Unternehmen, unter anderem aus dem Bereich der Chemie, Energiewirtschaft, Erzeugung von technischen Gasen und der Siliziumherstellung angesiedelt sind [7]. Der Zweckverband "Industriepark schwarze Pumpe" übernimmt im gesamten Gebiet der Kommune Spremberg und Spreetal die nachhaltige Versorgung mit Brauch- und Trinkwasser sowie die Entsorgung von Niederschlags- und Schmutzwasser. Dabei kommen zwei verschiedene Abwasseranlagen zum Einsatz. Die erste Anlage zeichnet sich durch eine besonders hohe Energieeffizienz aus, da aus dem eingeleiteten Schmutzwasser Biogas gewonnen werden kann, die zweite durch eine modulare Bauweise, womit sie für zukünftige Anforderungen wie weitere Unternehmensansiedlungen erweiterbar ist. [8]

Gemeinsame Abfallentsorgungsinfrastruktur

Auch durch Maßnahmen zur Ressourceneffizienz lassen sich Reststoffe oft nicht vollständig vermeiden. Bestimmte aufwendige Verwertungswege wie Recycling lohnen sich erst, wenn eine bestimmte Menge und Reinheit des Reststoffes gegeben sind. Ein gemeinsames Entsorgungssystem kann zur Senkung der Entsorgungskosten beitragen. [6] Auch können durch das Quantifizieren von Abfallströmen und die Kommunikation von Unternehmen untereinander Synergien entstehen, sodass unter Umständen der Abfall des einen Unternehemens als Sekundärrohstoff eines anderen dienen kann.

Eine Voraussetzung zur erfolgreichen Kooperation ist die Vollständigkeit der Daten bzgl. der Quantität und Qualität des Abfalls. Eine Abfallbilanz oder ein Abfallwirtschaftskonzept, die bzw. das zur Prüfung der Art, Menge und des bisherigen Verbleibs der Abfälle dient, kann hier helfen. Bei einer Abfallbilanz werden Angaben über Art, Menge und Verbleib der gefährlichen sowie der nicht gefährlichen Abfälle zur Verwertung sowie der Abfälle zur Beseitigung erfasst. Die Notwendigkeit der Abfallbeseitigung und die gesonderte Darstellung des Verbleibs der genannten Abfälle bei der Verwertung oder Beseitigung außerhalb der Bundesrepublik Deutschland werden ebenfalls geprüft. Bei der Erstellung eines Abfallwirtschaftskonzepts werden zusätzlich die bereits umgesetzten oder geplanten Maßnahmen zur Abfallvermeidung, Verwertung und Beseitigung von Abfällen sowie die vorgesehenen Entsorgungswege für einen mittelfristigen Planungszeitraum dargestellt. [9]

Bei der Erstellung von Abfallbilanzen kann eine Software behilflich sein. Oft bieten aber auch Recyclingbetriebe selbst das Erstellen von Bilanzen als Dienstleistung an. So übernimmt z. B. die ALFA-Gruppe, eine Vereinigung von Recyclingfachbetrieben und Dienstleistungsunternehmen die Erstellung solcher Bilanzen und hilft darauf aufbauend Entsorgungslösungen für Unternehmen und Kommunen zu finden [10]. Die vorliegenden Daten der einzelnen Unternehmen können dann verglichen und auf dieser Grundlage ein gemeinsames Entsorgungssystem gefunden werden.

Eco-Industrial Parks

Ein Eco-Industrial Park ist ein gutes Beispiel für die Realisierung von industrieller Symbiose. Es handelt sich dabei um einen Zusammenschluss von produzierenden Unternehmen und Dienstleistungsunternehmen, die ihre Standorte oft auf einem gemeinsamen Grundstück haben. Die Mitgliedsunternehmen versuchen gemeinsam mithilfe verschiedener Kooperationen ressourceneffizienter und umweltfreundlicher zu produzieren. Dabei liegt der Schwerpunkt auf dem gemeinschaftlichen Gewinn anstatt auf dem einzelner Unternehmen. Das Ziel ist es, einen gemeinsamen ökonomischen, ökologischen und sozialen Mehrwert und darauf aufbauend Wettbewerbsvorteile zu schaffen. [11, S. 10 – 14]

Es existieren verschiedene Umsetzungsmodelle für Eco-Industrial Parks. Unter anderem kann die Kooperation durch den Austausch bzw. die Weitergabe von Abfall über ein drittes Unternehmen aufgebaut werden. Dieses Modell entfernt sich jedoch von der ursprünglichen Idee von Unternehmenskooperationen und soll deshalb im Folgenden nicht weiter erwähnt werden. Ebenfalls weniger relevant ist ein Modell, das den Aufbau industrieller Symbiosen innerhalb eines Großunternehmens oder zwischen einzelnen Firmen, die innerhalb eines Gebäudes untergebracht sind beschreibt. Das klassische Konzept eines Eco-Industrial Parks ergibt sich aus der Kooperation mehrerer Unternehmen in einem fest definierten Industriepark. Die Parks sind dabei entweder von vornherein als solche geplant oder es handelt sich um Industriegebiete, die entsprechend modernisiert werden. Ebenso weit verbreitet ist das Bilden von Synergien zwischen Unternehmen, die nicht unmittelbar nebeneinanderliegen oder als Gewerbegebiet angelegt sind, sondern im Nachhinein miteinander vernetzt werden. Dies bietet auch die Möglichkeit, den Eco-Industrial Park weiter auszubauen. [11, S. 10 – 14]

Ein sehr bekanntes Beispiel ist Kalundborg in Dänemark. Hier haben sich zahlreiche Unternehmen in unmittelbarer Nähe des Industriehafens angesiedelt, unter anderem ein Kohlekraftwerk, Pharmabetriebe und Baumaterialhersteller. Die Betriebe sind untereinander durch eine kaskadierende Energienutzung vernetzt. So beliefert das Kraftwerk das kommunale Wasser- und Heizwerk sowie eine lokale Fischfarm mit Abwärme. Der Dampf wird mit der Erdölraffinerie gegen bereits verwendetes Kühlwasser und überschüssiges Gas getauscht, die Flugasche wird bei der Zementherstellung verwendet. Auf ähnliche Weise sind auch die restlichen Unternehmen im Ort miteinander vernetzt. Die Kooperation spart jährlich Emissionen von rund 300.000 t Kohlendioxid ein. Das Unternehmensnetzwerk wurde über Jahrzehnte hinweg aufgebaut und wächst stetig weiter. [12]

Vernetzung der Unternehmen in Kalundborg [12]


Eine weitere Variante eines Eco-Industrial Parks ist die virtuelle Kooperation von verschiedenen Unternehmen über eine größere Entfernung hinweg. Diese Variante berücksichtigt, dass die meisten Unternehmen ihre Standortwahl nicht allein vom vorhandenen Symbiosepotenzial abhängig machen. Auch wenn dieses Modell nicht ganz der ursprünglichen Definition eines Eco-Industrial Parks entspricht und die Kommunikation zwischen den Unternehmen eine Herausforderung darstellt, kann die Kooperation viele Vorteile mit sich bringen. So können mehr Unternehmen einbezogen werden, unter anderem auch kleine, abseits gelegene Unternehmen. Hierfür ist der Research Triangle Park in North Carolina ein gutes Beispiel – ein Prototyp für einen virtuellen Eco-Industrial Park, dessen Gebiet fast 8.000 km2 umfasst. Die Unternehmen sind trotz der großen Entfernung virtuell miteinander vernetzt. In einem Pilotprojekt wurden Kollaborationspotenziale für 182 Unternehmen geprüft und für etwa die Hälfte dieser Unternehmen auch gefunden. So konnte z. B. die in einer Edelsteinmanufaktur anfallende Chemikalie Propanon bei einem Plastikhersteller weiterverwendet werden, wodurch nicht nur insgesamt 11.000 Dollar Entsorgungskosten und 18.000 Dollar Materialkosten, sondern zusätzlich noch 14 t CO2 pro Jahr eingespart werden. [11, S. 14 f.]

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