Das Bild zeigt ein Sortiergitter, auf dem Plastikabfälle liegen. © VDI ZRE

Kreislaufwirtschaft

Die schrittweise Umstellung auf Kreislaufwirtschaft ebnet den Weg in die Circular Economy. Die Wiederverwendung, das Remanufacturing, das Refurbishing, Geschäftsmodelle wie „Nutzen statt Besitzen“ oder das Recycling sind Strategien, die eine Substitution von Primärrohstoffen fördern, die nationale Rohstoffversorgung sichern und die negativen Folgen der Abfallerzeugung- und Bewirtschaftung auf Umwelt und Mensch minimieren.

Ressourceneffizienz & Kreislaufwirtschaft

Ressourceneffizienz und Kreislaufwirtschaft folgen dem gleichen Konzept: Nur durch die Betrachtung des gesamten Lebenswegs eines Produkts können die negativen Auswirkungen aus der Rohstoffgewinnung, der Produktion, der Nutzung und der Das Bild zeigt einen Bagger, der Plastikabfall an einen Müllberg aus Plastik heranfährt.© VDI ZREEntsorgung für die Umwelt und die Gesellschaft verringert werden. Beide Konzepte gehen Hand in Hand, wobei die Ressourceneffizienz vorrangig auf die Verringerung des Material- und Energieeinsatzes abzielt, während die Kreislaufwirtschaft Strategien zur Schließung von Material- und Energiekreisläufen bereithält.

Ziele einer Kreislaufwirtschaft

Eine Kreislaufwirtschaft dient der Schonung der natürlichen Ressourcen und soll unter Berücksichtigung des Vorsorgeprinzips dem Schutz von Mensch und Umwelt bei der Erzeugung und Bewirtschaftung von Abfällen nachkommen.* Bundestag der Bundesrepublik Deutschland (2020): Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen vom 23.10.2020. §1 KrWG. (Zuletzt geprüft am 11.03.2022) Insbesondere die Abfallvermeidung, die Vorbereitung zur Wiederverwendung sowie das Recycling fördern eine Rohstoffsicherung und können Treibhausgasemissionen entlang der gesamten Wertschöpfungskette verringern. Die Strategien zur Vermeidung von Abfällen, wie beispielsweise die Zero-Waste-Strategie, ist dabei entsprechend der Abfallhierarchie den kreislaufführenden Strategien wie beispielsweise dem Kunststoffrecycling stets vorzuziehen.

Die Grafik zeigt eine umgedrehte Pyramide, die die Abfallhierarchie darstellt. Ganz oben (im breitesten Bereich) steht Vermeidung. Danach Vorbereitung zur Wiederverwendung, Recycling, Sonstige Verwertung und Beseitigung. Die Pyramide wird nach unten schmaller.© VDI ZRE

Für die Vorbereitung zur Wiederverwendung sowie für das Recycling gilt, dass die Aufwendungen für diese Strategien nicht die Aufwendungen für die Herstellung von Produkten aus entsprechenden Primärrohstoffen übersteigen sollte. Zur Bewertung ist demnach der gesamte Lebensweg in die Betrachtungen einzubeziehen, sodass u. a. die Gewinnung von Wertstoffen und der Einsatz von Rezyklaten tatsächlich zu einer Reduzierung von Treibhausgasemissionen führent. Die Bewertung des Ressourcenaufwands kann durch die Anwendung der VDI-Richtlinienreihe 4800 und der VDI-Richtlinie 4600 durchgeführt werden.

Ökologische und ökonomische Bewertung des Ressourcenaufwands

Eine Ökobilanz ermöglicht die Erfassung umweltbezogener Auswirkungen von Produkten und Produktsystemen. Eine anwendbare Methodik ökobilanzieller Bewertungen, insbesondere des Ressourcenaufwands, beschreibt die VDI-Richtlinienreihe 4800 sowie der die VDI-Richtlinie 4600. Die Studienreihe „Ökologische und ökonomische Bewertung des Ressourcenaufwands“ des VDI ZRE zeigt die Anwendung der Methodik anhand gängiger Anwendungsfälle exemplarisch auf. Die Studien sollen KMU einen anwendungsfreundlichen Leitfaden an die Hand geben und so einen Einstieg in die Bewertung des Ressourcenaufwands erleichtern.

Wertstoffe und Rezyklate

Wertstoffe und Rezyklate sind in der Kreislaufwirtschaft wesentliche Bindeglieder, die den Anfang und das Ende der Wertschöpfungskette miteinander verbinden. Wertstoffe werden aus dem Abfallstrom extrahiert. Dazu zählen beispielsweise Altkunststoffe, Altpapier, Altmetalle oder Altglas, die anschließend einer weiteren Verwertung zugeführt werden können. Nach dem durchlaufenen Verwertungsverfahren werden aus den Wertstoffen die sogenannten Rezyklate oder Sekundärrohstoffe. Sie stehen dem Wertschöpfungsprozess erneut zur Verfügung. Für die Herstellung von Rezyklaten bzw. Sekundärrohstoffen gilt es jedoch zu beachten, dass nach § 5 des Kreislaufwirtschaftsgesetzes bestimmte Anforderungen zu erfüllen sind. Diese werden durch die Definition des Endes der Abfalleigenschaft festgelegt* Bundestag der Bundesrepublik Deutschland (2020): Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Bewirtschaftung von Abfällen vom 23.10.2020. §5 KrWG. (Zuletzt geprüft am 11.03.2022) :

  • Die Rezyklate müssen nach dem durchlaufenen Verwertungsverfahren einem bestimmten Zweck dienen.
  • Es muss ein Markt oder eine Nachfrage nach ihnen existieren.
  • Es sind die technischen Anforderungen, alle Rechtsvorschriften und anwendbaren Normen für die Zweckbestimmung einzuhalten.
  • Es dürfen aus der Verwendung keine schädlichen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt resultieren.

Das Bild zeigt gelbe und blaue Mülltonnen, die mit Plastik- und Styroporabfällen gefüllt sind.© AdobeStock / Animaflora PicsStockErst mit der Erfüllung der oben gelisteten Voraussetzungen sind die Rezyklate bzw. Sekundärrohstoffe nicht mehr dem Abfallregime zuzuordnen und können dem Wertschöpfungsprozess erneut zugeführt werden. Hier gilt ferner: Je sortenreiner die Wertstoffe für den Verwertungsprozess vorliegen, desto höher ist die Qualität der Rezyklate bzw. Sekundärrohstoffe. Dies spielt für den erneuten Einsatz in der Wertschöpfungskette und damit für die Wirtschaftlichkeit eine wesentliche Rolle.

Materialdatenbank

Die Informationsdatenbank Sekundärrohstoffe enthält eine Vielzahl an Sekundärrohstoffen zugeordnet, die  zu den verschiedenen Materialkategorien zugeordnet sind. Die Datenbank enthält zu jedem Eintrag eine kurze Beschreibung, Angaben zu der Geometrie des Wertstoffs,  und zu den Einsatzmöglichkeiten und sowie Verlinkungen zu passenden Händlern.

Stoffliche und energetische Verwertung

Die Behandlungsverfahren werden in eine stoffliche (werkstoffliche und rohstoffliche) und eine energetische Verwertung unterschieden, wobei die stoffliche der energetischen Verwertung entsprechend der Abfallhierarchie stets vorzuziehen ist.  

  • Die werkstoffliche Verwertung oder auch das mechanische Recycling verändert die chemischen Strukturen der Wertstoffe nicht. Über eine Zerkleinerung, Sortierung, ein Einschmelzen und eine Aufbereitung können bspw. Glas, Kunststoffe oder Metalle zu Rezyklaten bzw. Sekundärrohstoffen verarbeitet werden.
  • Die rohstoffliche Verwertung oder auch das chemische Recycling zersetzt die Wertstoffe in ihre chemischen Bestandteile, die als Rohstoffersatz der Wertschöpfungskette zugeführt werden. Zu diesen Verfahren zählen bspw. die Pyrolyse oder die Gasifizierung.
  • Die energetische Verwertung oder auch die thermische Verwertung umfasst die Abfallverbrennung in Müllverbrennungsanlagen. Aus den Schlacken werden über eine nachgeschaltete stoffliche Verwertung Rezyklate bzw. Sekundärrohstoffe, zumeist Metalle und Nichteisenmetalle, gewonnen.

Die stoffliche Verwertung steht im aktuellen gesellschaftlichen und politischen Fokus und soll gefördert und ausgebaut werden. Der Stand der Technik der werkstofflichen Verwertung ist fortgeschritten und ermöglicht insbesondere für die gängigen Fraktionen Glas, Papier, Metall und Nichteisenmetalle (u. a. Stahl, Aluminium) Recyclingquoten von 80 Prozent bis über 90 Prozent. Für das Recycling von Kunststoffen hingegen fallen die Recyclingquoten gering aus. Das mechanische Recycling von Kunststoffen ist zwar technologisch fortgeschritten, dennoch sind für eine effiziente Schließung des Kunststoffkreislaufs noch diverse Herausforderungen zu überwinden.* https://www.vdi.de/news/detail/circular-economy-fuer-kunststoffe-neu-denken Auch für das Recycling von Batterien stehen für die in Zukunft anfallenden Mengen zur Verwertung noch nicht ausreichend Recyclingkapazitäten zur Verfügung. Hier ist ein Handlungsbedarf aller Akteure der Wertschöpfungsketten gefordert, um die aktuellen Herausforderungen im Sinne des Ziels einer Kreislaufwirtschaft zu überwinden

Kreislaufwirtschaft in KMU

Die Implementierung einer Kreislaufwirtschaft in KMU kann durch die Installation von Kreislaufführungsstrategien erfolgen. Es gibt verschiedenste Kreislaufführungsstrategien durch die KMU auch wirtschaftlich profitieren können.
Wesentlich für die Einführung von Kreislaufführungsstrategien ist eine fundierte Datengrundlage. Die Materialflüsse innerhalb des Betriebs können durch eine Stoffstromanalyse ermittelt werden. Mithilfe der ermittelten Daten kann durch gezielte Optimierungen ein erfolgreiches Stoffstrommanagement etabliert werden.
Darauf aufbauend ermöglichen Kreislaufführungsstrategien, die Vermeidung von Abfällen sowie die Wieder- und Weiterverwendung von Wertstoffen, Rezyklaten bzw. Sekundärrohstoffen. Zu den Kreislaufführungs-strategien zählen

Kreislaufführungsstrategien können innerbetrieblich sowie überbetrieblich umgesetzt werden. Insbesondere Unternehmens-kooperationen fördern den Austausch von Ressourcen und Wissen auf überbetrieblicher Ebene. Ein Beispiel ist die Vernetzung von Unternehmen innerhalb von Gewerbegebieten. Zudem bieten zahlreiche Recycling-Initiativen Unternehmen die Möglichkeit, sich an der Entwicklung und dem Einsatz neuer Recyclingtechnologien zu beteiligen.

Online-Angebote des VDI Zentrums Ressourceneffizienz

  • Ressourceneffizienz spart Material und Energie. Durch eine Kreislaufführung von Material, Wasser, und Emissionen, von Bauteilen oder Produkten sowie durch den Einsatz von Sekundärrohstoffen kann im Produktionsprozess eingesetztes Primärmaterial reduziert werden. Diese Kreislaufführungsstrategien in KMU können im verarbeitenden Gewerbe innerbetrieblich sowie überbetrieblich umgesetzt werden und sich reduzierend auf Materialkostenaufwände auswirken.

    Kreislaufführungsstrategien in KMU
  • Mit verschiedenen Strategien und Maßnahmen lässt sich Ressourceneffizienz in Unternehmen des verarbeitenden Gewerbes steigern. Die Anwendung "Strategien und Maßnahmen" unterstützt dabei, Potenziale für Einsparungen zu identifizieren sowie konkrete Maßnahmen zielorientiert und situationsgerecht in die Praxis umzusetzen.

    Strategien & Maßnahmen
  • Ressourcenchecks
    • Basis-Check

      Erfahren Sie, wie Sie Materialverluste, die z. B. durch Nacharbeit in der Produktion entstehen, reduzieren und Ihren Gesamtenergieverbrauch senken können.

      Zum Ressourcencheck
    • Produktions­infra­struktur

      Analysieren Sie das Umfeld Ihrer Fertigung, z. B. Beleuchtung, Klima-/ Wärmetechnik, Druckluft, Bauteilreinigung, Abfall- und Kreislaufführung, und lernen Einsparpotenziale kennen.

      Zum Ressourcencheck
    • Kundenintegration

      Ressourcenorientierte Kundenintegration beginnt dort, wo der Kunde bzw. das Unternehmen Einfluss auf Wertschöpfungsprozesse des anderen – über die klassische Interaktion hinaus – nimmt. Wenn Sie alle Fragen beantwortet haben, werden Ihnen in der Auswertung mögliche Effizienzpotenziale in Ihrem Unternehmen aufgezeigt. Darüber hinaus werden Ihnen Maßnahmen, Methoden und Werkzeuge vorgestellt, mit denen Sie den Ressourcenverbrauch senken können.

      Zum Ressourcencheck
    • Lieferantenintegration

      Die Lieferantenintegration beginnt an dem Punkt, wo das Unternehmen bzw. der Lieferant auf die klassische Wertschöpfung des anderen Einfluss – über die ursprüngliche Aufgabe hinaus – nimmt. Wenn Sie alle Fragen beantwortet haben, werden Ihnen in der Auswertung mögliche Effizienzpotenziale in Ihrem Unternehmen aufgezeigt. Darüber hinaus werden Ihnen Maßnahmen, Methoden und Werkzeuge vorgestellt, mit denen Sie den Ressourcenverbrauch senken können.

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    • Digitalisierung­ in der Produktion

      Nutzen Sie zur Steigerung der Ressourceneffizienz bereits Methoden zur virtuellen Planung und Simulation von Produktionsprozessen oder zur digitalen Produktentwicklung? Wenn Sie alle Fragen beantwortet haben, werden Ihnen in der Auswertung mögliche Effizienzpotenziale in Ihrem Unternehmen aufgezeigt. Darüber hinaus werden Ihnen Maßnahmen, Methoden und Werkzeuge vorgestellt, mit denen Sie den Ressourcenverbrauch senken können.

      Zum Ressourcencheck
    • Produktentwicklung

      Nehmen Sie bereits während der Produktentwicklung den Material- und Energieverbrauch des Produkts im gesamten Lebenszyklus in den Blick und lernen Methoden zur Gestaltung ressourceneffizienter Produkte kennen. Wenn Sie alle Fragen beantwortet haben, werden Ihnen in der Auswertung mögliche Effizienzpotenziale in Ihrem Unternehmen aufgezeigt. Darüber hinaus werden Ihnen Maßnahmen, Methoden und Werkzeuge vorgestellt, mit denen Sie den Ressourcenverbrauch senken können.

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  • Prozessketten
    • Verfahrenstechnische Trennverfahren

      Aufgrund des beträchtlichen Rohstoff- und Energieaufwands sind Trennverfahren von großer wirtschaftlicher Bedeutung in der chemischen Produktion. Optimierungen führen zu höheren Abscheide- und energetischen Wirkungsgraden. Diese Prozesskette stellt effiziente Trenntechnologien vor und beschreibt, wie mit Optimierungsmaßnahmen bei bestehenden Trennverfahren Material und Energie eingespart werden kann.

      Zur Prozesskette
    • Produktions­infra­struktur

      Einige Potenziale für Ressourceneffizienz sind unabhängig von der Branche. Wie sich grundsätzlich Material und Energie sparen lassen, wird bei dieser Prozessvisualisierung anhand einer modellhaften Produktions­infra­struktur gezeigt. Es werden dabei sowohl Industriethemen als auch Bauthemen adressiert. Insbesondere weisen die Infrastrukturthemen Klimatisierung und Abwärmenutzung, Wärme- und Kältetechnik, Druckluft sowie Pumpen und Rohrleitungen ein hohes Energieeinsparpotenzial auf.

      Zur Prozessvisualisierung
    • Digitalisierung­

      In der Prozessvisualisierung Digitalisierung­­ in der Produktion werden die Akteure im Produktlebenszyklus und deren informationstechnische Vernetzung dargestellt. Die Einsparpotenziale an Material und Energie werden anhand der Umsetzung von Digitalisierung­­s- und Vernetzungsmaßnahmen aufgezeigt. Schwerpunkte bilden dabei unterschiedliche Betrachtungsebenen: Innerbetrieblich, Unternehmen und Versorger, Unternehmen und Supply Chain, Unternehmen, Produkt und Kundinnnen und Kunden sowie Produkt und Verwerterinnen und Verwerter.

      Zur Prozessvisualisierung
  • Basis-Check

    Erfahren Sie, wie Sie Materialverluste, die z. B. durch Nacharbeit in der Produktion entstehen, reduzieren und Ihren Gesamtenergieverbrauch senken können.

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  • Produktions­infra­struktur

    Analysieren Sie das Umfeld Ihrer Fertigung, z. B. Beleuchtung, Klima-/ Wärmetechnik, Druckluft, Bauteilreinigung, Abfall- und Kreislaufführung, und lernen Einsparpotenziale kennen.

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  • Kundenintegration

    Ressourcenorientierte Kundenintegration beginnt dort, wo der Kunde bzw. das Unternehmen Einfluss auf Wertschöpfungsprozesse des anderen – über die klassische Interaktion hinaus – nimmt. Wenn Sie alle Fragen beantwortet haben, werden Ihnen in der Auswertung mögliche Effizienzpotenziale in Ihrem Unternehmen aufgezeigt. Darüber hinaus werden Ihnen Maßnahmen, Methoden und Werkzeuge vorgestellt, mit denen Sie den Ressourcenverbrauch senken können.

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  • Lieferantenintegration

    Die Lieferantenintegration beginnt an dem Punkt, wo das Unternehmen bzw. der Lieferant auf die klassische Wertschöpfung des anderen Einfluss – über die ursprüngliche Aufgabe hinaus – nimmt. Wenn Sie alle Fragen beantwortet haben, werden Ihnen in der Auswertung mögliche Effizienzpotenziale in Ihrem Unternehmen aufgezeigt. Darüber hinaus werden Ihnen Maßnahmen, Methoden und Werkzeuge vorgestellt, mit denen Sie den Ressourcenverbrauch senken können.

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  • Digitalisierung­ in der Produktion

    Nutzen Sie zur Steigerung der Ressourceneffizienz bereits Methoden zur virtuellen Planung und Simulation von Produktionsprozessen oder zur digitalen Produktentwicklung? Wenn Sie alle Fragen beantwortet haben, werden Ihnen in der Auswertung mögliche Effizienzpotenziale in Ihrem Unternehmen aufgezeigt. Darüber hinaus werden Ihnen Maßnahmen, Methoden und Werkzeuge vorgestellt, mit denen Sie den Ressourcenverbrauch senken können.

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  • Produktentwicklung

    Nehmen Sie bereits während der Produktentwicklung den Material- und Energieverbrauch des Produkts im gesamten Lebenszyklus in den Blick und lernen Methoden zur Gestaltung ressourceneffizienter Produkte kennen. Wenn Sie alle Fragen beantwortet haben, werden Ihnen in der Auswertung mögliche Effizienzpotenziale in Ihrem Unternehmen aufgezeigt. Darüber hinaus werden Ihnen Maßnahmen, Methoden und Werkzeuge vorgestellt, mit denen Sie den Ressourcenverbrauch senken können.

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  • Verfahrenstechnische Trennverfahren

    Aufgrund des beträchtlichen Rohstoff- und Energieaufwands sind Trennverfahren von großer wirtschaftlicher Bedeutung in der chemischen Produktion. Optimierungen führen zu höheren Abscheide- und energetischen Wirkungsgraden. Diese Prozesskette stellt effiziente Trenntechnologien vor und beschreibt, wie mit Optimierungsmaßnahmen bei bestehenden Trennverfahren Material und Energie eingespart werden kann.

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  • Produktions­infra­struktur

    Einige Potenziale für Ressourceneffizienz sind unabhängig von der Branche. Wie sich grundsätzlich Material und Energie sparen lassen, wird bei dieser Prozessvisualisierung anhand einer modellhaften Produktions­infra­struktur gezeigt. Es werden dabei sowohl Industriethemen als auch Bauthemen adressiert. Insbesondere weisen die Infrastrukturthemen Klimatisierung und Abwärmenutzung, Wärme- und Kältetechnik, Druckluft sowie Pumpen und Rohrleitungen ein hohes Energieeinsparpotenzial auf.

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  • Digitalisierung­

    In der Prozessvisualisierung Digitalisierung­­ in der Produktion werden die Akteure im Produktlebenszyklus und deren informationstechnische Vernetzung dargestellt. Die Einsparpotenziale an Material und Energie werden anhand der Umsetzung von Digitalisierung­­s- und Vernetzungsmaßnahmen aufgezeigt. Schwerpunkte bilden dabei unterschiedliche Betrachtungsebenen: Innerbetrieblich, Unternehmen und Versorger, Unternehmen und Supply Chain, Unternehmen, Produkt und Kundinnnen und Kunden sowie Produkt und Verwerterinnen und Verwerter.

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Publikationen zum Thema „Kreislaufwirtschaft“

Studien

Ökologische und ökonomische Bewertung des Ressourcenaufwands – Remanufacturing von Produkten

Remanufacturing stellt eine Möglichkeit dar, Produkte oder Komponenten über ihre ursprünglich geplante Lebensdauer im Wirtschaftskreislauf zu halten und somit einen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft zu leisten.

  • Studien
Das Bild zeigt eine Spule während des Schleifprozesses.© PantherMedia / nd3000

Ökologische und ökonomische Bewertung des Ressourcenaufwands – Industrie-4.0-Retrofit-Maßnahmen an Werkzeugmaschinen

Nachrüsten statt neu kaufen: Um die Produktion in fertigenden Unternehmen fit für Industrie 4.0 zu machen, braucht es moderne Anlagen. Doch anstatt direkt neu zu kaufen, lassen sich viele Bestandsmaschinen auch adäquat aufrüsten.

  • Studien
Das Bild zeigt eine Anlage in der Farbe grün in einer Fabrikhalle. Im Vordergrund sind Icons hinterlegt, die für Digitalisierung­ stehen.© PantherMedia / nd3000, VDI ZRE

Kontakt

Bei Fragen zum Thema „Kreislaufwirtschaft“ helfen wir Ihnen gerne weiter.

Tel.: +49 (0)30 2759506-0

E-Mail: zre-industrie@vdi.de