S. 1704. Technologien und Digitalisierung

4.1. Digitale Lösungen

4.1.1. Einsatzmöglichkeiten von Künstlicher Intelligenz

John von Stamm/Antoine Gaillard

Digitalisierung spielt in der Kreislaufwirtschaft eine Schlüsselrolle: Durch moderne Technologien und intelligentes Datenmanagement lassen sich Stoffströme präziser erfassen, analysieren und steuern. Besonders Künstliche Intelligenz (KI) bietet hier neue Möglichkeiten, etwa durch automatisierte Prozesse, Prognosemodelle oder die Analyse komplexer Datenmuster zur Optimierung von Sammel-, Sortier- und Recyclingprozessen. So leistet KI einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung zirkulärer Wirtschaftsweisen.

Dieses Kapitel erläutert zunächst die Begriffe KI und Kreislaufwirtschaft, um ein gemeinsames Verständnis zu schaffen. Anschließend werden Anwendungsbeispiele entlang des Produktlebenszyklus vorgestellt - von der Entwicklung über Nutzung und Rücknahme bis zum Recycling. Abschließend werden die wichtigsten Erfolgsfaktoren für die Implementierung von KI zusammengefasst.

4.1.1.1. Grundlagen der Künstlichen Intelligenz (KI)

KI bezeichnet Technologien, die in der Lage sind, menschenähnliche kognitive Fähigkeiten wie Lernen, Urteilen oder Problemlösen zu simulieren. Sie bildet damit die Grundlage für zahlreiche datenbasierte Anwendungen, die in komplexen Entscheidungssituationen unterstützen oder Prozesse automatisieren. Schmid et al. (2021) klassifizieren KI-Technologien anhand von Methoden und Fähigkeiten. Methodisch werden dabei drei Ansätze unterschieden: symbolische, subsymbolische und hybride Verfahren.

Symbolische KI arbeitet auf Basis expliziter Regeln und Wissensdarstellungen. Sie folgt festen, logisch nachvollziehbaren Strukturen, etwa in Form von Wenn-Dann-Regeln oder Entscheidungsbäumen. Diese Form der KI eignet sich vor allem für Anwendungen, in denen transparente und nachvollziehbare Entscheidungen gefragt sind - etwa in Diagnose- oder Expertensystemen.

Subsymbolische KI hingegen basiert auf statistischen Verfahren und maschinellem Lernen (Machine Learning). Sie erkennt Muster in großen Datenmengen und ist in der Lage, komplexe Zusammenhänge zu modellieren, ohne dass diese zuvor explizit programmiert wurden. Maschinelles Lernen befähigt Systeme dazu, aus historischen Daten zu lernen und Vorhersagen für zukünftige Entwicklungen zu treffen, zB für Predictive Analytics in Geschäftsprozessen oder Wartungssystemen. Dabei lassen sich folgende Lernmethoden unterscheiden:

• Beim überwachten Lernen (Supervised Learning) werden Modelle mit beschrifteten Datensätzen trainiert. Sie lernen dabei, Muster zu erkennen - etwa zur Qualitätskontrolle oder zur Erkennung von Anomalien in Produktionsprozessen.

• S. 171Das unüberwachte Lernen (Unsupervised Learning) arbeitet mit unbeschrifteten Daten. Hier identifizieren Algorithmen selbstständig Strukturen oder Cluster - beispielsweise zur Optimierung industrieller Prozesse.

• Eine dritte Form ist das bestärkende Lernen (Reinforcement-Learning). Dabei lernen sogenannte Agenten durch Interaktion mit ihrer Umgebung. Sie verbessern ihr Verhalten durch ein Belohnungssystem, was insbesondere bei der Robotiksteuerung und der adaptiven Regelung von Fertigungsprozessen zum Einsatz kommt.

Deep Learning ist eine spezialisierte Form des maschinellen Lernens, die auf Künstlichen Neuronalen Netzen (KNN) basiert und oft für Bilderkennung, Sprachverarbeitung und Simulation von komplexen Szenarien genutzt wird. So nutzen Modelle wie Large-Language-Models (LLMs) KNN, um Texte, Bilder oder Sprachdateien zu generieren.

Hybride Ansätze kombinieren symbolische und subsymbolische Methoden. Ziel ist es, die Leistungsfähigkeit datengetriebener Verfahren mit der Erklärbarkeit symbolischer Logiksysteme zu verbinden. Diese Kombination gewinnt zunehmend an Bedeutung, insbesondere in sicherheitskritischen oder regulierten Anwendungsbereichen.

Neben der methodischen Einteilung lässt sich Künstliche Intelligenz auch nach ihren grundlegenden funktionalen Fähigkeiten beschreiben. Ein etabliertes Modell unterscheidet dabei vier Hauptfunktionen, die viele KI-Systeme in unterschiedlicher Ausprägung kombinieren:

Wahrnehmung (Sense): KI-Systeme können Umgebungsdaten erfassen - etwa durch Sensoren, Kameras oder Mikrofone. Diese Fähigkeit bildet die Grundlage vieler Anwendungen, zB in der Bildverarbeitung, bei der Erkennung von Objekten oder beim Monitoring von Produktionsprozessen.

Verarbeitung und Verstehen (Process and Understand): Die aufgenommenen Daten werden analysiert, interpretiert und in einen sinnhaften Zusammenhang gebracht. Hier kommen Methoden wie maschinelles Lernen oder Sprachverarbeitung zum Einsatz - etwa bei der Analyse von Fehlerbildern, der Qualitätsbewertung oder in Predictive-Maintenance-Systemen.

Handeln (Act): Auf Basis der verarbeiteten Informationen können KI-Systeme automatisiert Entscheidungen treffen oder Prozesse steuern. Dies ist zB in der Robotik oder bei der automatisierten Sortierung von Wertstoffen im Recyclingbereich von zentraler Bedeutung.

Kommunikation (Communicate): Schließlich sind moderne KI-Systeme in der Lage, mit Menschen oder anderen Maschinen zu kommunizieren - etwa durch Text, Sprache oder visuelle Interfaces. Diese Fähigkeit wird in Assistenzsystemen, Chatbots oder auch in Mensch-Maschine-Schnittstellen in der Industrie genutzt.

4.1.1.2. Kreislauffähiges Wertschöpfungssystem

Die Kreislaufwirtschaft zielt darauf ab, Produkte und Materialien so lange wie möglich im Umlauf zu halten, um Ressourcen zu schonen und Abfälle zu vermeiden. Grundlage dafür sind datenbasierte Wertschöpfungssysteme mit ihren digitalen Informationsflüssen, S. 172die entlang des gesamten Produktlebenszyklus entstehen - von der Gestaltung über die Nutzung bis hin zum Recycling. Bereits in der Designphase werden wichtige Daten zu Materialien und Reparaturfähigkeit erfasst, während in der Produktion Informationen über Verbrauch, Qualität und Effizienz anfallen. Auch während der Nutzung liefern vernetzte Produkte Daten, etwa zur Leistung oder zum Wartungsbedarf. Besonders kritisch ist die Rückführung, bei der Informationen über Zustand und Zusammensetzung über den weiteren Verbleib entscheiden. Im Recycling schließlich geben Daten über Sortierung und Materialreinheit Aufschluss über die Qualität der zurückgewonnenen Rohstoffe. Erst durch diese kontinuierlichen Datenströme wird die Kreislaufwirtschaft technisch umsetzbar und wirtschaftlich steuerbar.

Die folgende Abbildung beschreibt die unterschiedlichen Bereiche, in denen Daten in der zirkulären Wertschöpfung erzeugt werden:

Abb 23: Datenerzeugung in der werterhaltenden Kreislaufwirtschaft [Quelle: Gaillard u. Perau, 2023, S 96]

4.1.1.3. Einsatz von KI in Bereichen der kreislauffähigen Wertschöpfung

Die rasche Entwicklung von Künstlicher Intelligenz (KI) hat das Potenzial, die Umsetzung zentraler Prinzipien der Kreislaufwirtschaft grundlegend zu verändern. Wie eine umfassende Analyse aktueller Studien und Projekte zeigt, eröffnen KI-Technologien, ebenso wie eine systematische Literaturübersicht zur Rolle von KI im Kontext zirkulärer Wertschöpfung, vielfältige Anwendungsmöglichkeiten entlang sämtlicher Phasen der Wertschöpfungskette.

S. 173So ermöglicht KI beispielsweise die intelligente Steuerung und Optimierung von Materialflüssen, unterstützt eine modulare und reparaturfreundliche Produktgestaltung und trägt zur ressourcenschonenden Nutzung von Materialien und Energie bei. Diese datengestützten Ansätze leisten einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Produktlebensdauer sowie zur Verbesserung von Wiederverwendbarkeit und Recyclingfähigkeit. Darüber hinaus wird KI gezielt eingesetzt, um Prozesse zu automatisieren, Lebenszyklen aktiv zu verlängern und Umweltauswirkungen messbar zu reduzieren. Das folgende Kapitel beleuchtet, in welchen konkreten Anwendungsbereichen KI bereits heute zur Transformation von linearen hin zu zirkulären Wertschöpfungsstrukturen beiträgt und welches Potenzial noch ungenutzt bleibt.

4.1.1.3.1. KI-Einsatz in der zirkulären Entwicklung

In der Entwicklungsphase steht die Gestaltung nachhaltiger Produkte und Prozesse im Mittelpunkt. KI spielt eine Schlüsselrolle bei der Implementierung von Prinzipien der Kreislaufwirtschaft, insbesondere durch die Optimierung von modularen Designs und ressourceneffizienten Prozessen. Diese Technologien fördern die Langlebigkeit und Wiederverwendbarkeit von Produkten, indem sie datengetriebene Ansätze und innovative Designs integrieren:

• Produktdesign für die Kreislaufwirtschaft: Durch den Einsatz von KI können Stoffströme analysiert und Produkte so gestaltet werden, dass sie leichter recycelt werden können. Ein Beispiel ist das vom Fraunhofer-Institut und der TU Darmstadt geleitete Projekt K3I-Cycling, das die Nachhaltigkeit von Kunststoffverpackungen mittels KI verbessert. Zusätzlich beschreibt eine Fallstudie, wie KI durch modulare Designs und Materialanalysen die Wiederverwendbarkeit verbessert. Die Ökodesign-Verordnung der Europäischen Kommission bietet einen festen Kriterienrahmen, wonach sich KI-Modelle richten können.

• Simulation und Prototyping: KI-gestützte Simulationen unterstützen die Entwicklung von Prototypen, die auf Langlebigkeit und Reparaturfähigkeit ausgelegt sind. Autodesk setzt KI insbesondere im Bereich des generativen Designs ein, um nachhaltige Materialien und Strukturen für Prototypen zu entwickeln. Dabei analysiert die KI die Designparameter und schlägt ressourceneffiziente, langlebige und funktionsoptimierte Lösungen vor. Dadurch kann der Materialverbrauch minimiert und gleichzeitig die Produktleistung maximiert werden.

• Materialentwicklung für effizienteres Recycling: Die KI-gestützte Analyse von Materialeigenschaften ermöglicht die Identifikation ressourcenschonender Alternativen. Neue Materialien werden so auf Wiederverwendbarkeit und Recyclingfähigkeit optimiert. Ein Beispiel für den Einsatz von KI in der Materialentwicklung ist die S. 174Arbeit von CYCLOPS. Auch die BASF nutzt KI, um chemische Prozesse zu optimieren, insbesondere durch die Entwicklung von Modellen, die chemische Reaktionen vorhersagen, recycelbare Materialkombinationen identifizieren und energieintensive Produktionsschritte minimieren. Diese datengetriebenen Ansätze ermöglichen eine effizientere Ressourcennutzung und tragen aktiv zur Förderung geschlossener Stoffkreisläufe bei.

4.1.1.3.2. KI-Einsatz in der zirkulären Produktion

In der Produktionsphase spielt KI eine zentrale Rolle, um Prozesse zu optimieren und Abfälle zu reduzieren:

• Qualitätskontrolle und Fehlererkennung: KI-gestützte Systeme identifizieren Produktionsfehler in Echtzeit, indem sie Bildverarbeitungsalgorithmen und maschinelles Lernen nutzen, um Abweichungen und Defekte frühzeitig zu erkennen. Darüber hinaus setzt BMW KI-gestützte Kamerasysteme zur detaillierten Analyse der Materialqualität von recycelten Bauteilen ein. Diese Systeme stellen sicher, dass die wiederverwendbaren Materialien den hohen Qualitätsstandards der Kreislaufwirtschaft entsprechen, indem sie präzise Daten über die Materialzusammensetzung und -struktur liefern, die in der Fahrzeugproduktion verwendet werden.

• Demontageplanung und -steuerung: KI-gestützte Systeme unterstützen die Planung und Steuerung von Demontageprozessen, um Materialien und Bauteile effizient zurückzugewinnen. Beispielsweise werden in Unternehmen wie REMADE KI-gestützte Werkzeuge eingesetzt, um Demontageprozesse zu optimieren und Cores für die Wiederverwendung vorzubereiten.

• Verschleißprognose als Vorbereitung für die Produktion: Im Projekt DiCES wird untersucht, wie eine Verschleißprognose basierend auf Betriebsdaten eine genauere Vorhersage des Aufbereitungsaufwands einer Waschmaschine ermöglicht, damit bereits im Vorfeld die richtige Kreislaufwirtschaftsstrategie ausgewählt werden kann. Die Expertinnen für Produktinnovation der Firma Miele & Cie. KG, Dr. Svenja Spindeldreier und Dr. Sibylle Legner, beschreiben den Einsatz von KI wie folgt: „Der Einsatz von KI kann die Effizienz in der Kreislaufwirtschaft steigern und deren Erfolgschancen erhöhen. Ein Beispiel, das wir in unserem Forschungsprojekt DiCES betrachten, ist die datengestützte Verschleißprognose, durch die wir frühzeitig den Aufbereitungsaufwand abschätzen können.“

• Wiederverwendungsquote von Cores: KI analysiert die Qualität von gebrauchten Cores, um deren Wiederverwendungspotenzial zu bewerten und zu maximieren. UnS. 175ternehmen wie Caterpillar setzen solche Systeme ein, um die Wiederverwendungsquote in der Wiederaufbereitungsindustrie zu erhöhen.

• Abfallmanagement in der Produktion: Ein weiteres zentrales Thema ist das Abfallmanagement in der Produktion. KI-gestützte Robotersysteme identifizieren und sortieren Abfälle wie Plastik, Glas oder Metall automatisch. Studien zeigen, dass dadurch die Recyclingquote deutlich erhöht und die Umweltbelastung durch die Produktion reduziert werden kann.

4.1.1.3.3. KI-Einsatz in der Nutzung

KI unterstützt zentrale Maßnahmen, um Produkte während ihrer Nutzung nachhaltig und ressourcenschonend zu gestalten. Sie trägt wesentlich dazu bei, Materialien effizient zu nutzen und Produktlebenszyklen zu verlängern:

• Datengetriebene Nutzungsanalyse: KI analysiert Daten aus der Produktnutzung, um personalisierte Empfehlungen zur optimalen Nutzung zu geben. Ein Beispiel hierfür ist die KI-gestützte Analyse von Miele-Haushaltsgeräten, um dem Kunden ein Austauschangebot anzubieten, das die beste ökonomische und ökologische Kreislaufwirtschaftsstrategie unterstützt.

• Nutzungsbasierte Wartung: Mithilfe von KI werden Wartungspläne auf Basis der tatsächlichen Nutzung erstellt, um die Lebensdauer von Produkten zu maximieren. Beispiele finden sich bei BMW, wo KI eingesetzt wird, um Wartungsintervalle in der Fahrzeugmontage zu optimieren.

• Verschleißvorhersage in der Nutzung: KI-Modelle analysieren Daten über Belastungen und Nutzungsmuster, um den Verschleiß von Bauteilen vorherzusagen und eine rechtzeitige Wartung oder einen Austausch zu ermöglichen. Dies wird beispielsweise von Unternehmen wie SKF genutzt, um Lager und andere mechanische Teile proaktiv zu warten.

4.1.1.3.4. KI-Einsatz in der Rückführung

KI-gestützte Technologien optimieren die Logistik für die Sammlung von Produkten:

• Optimierung von Transportwegen: KI-Algorithmen planen Logistikrouten effizient, um Transportwege zu minimieren und Kosten zu senken. Das Unternehmen REMONDIS setzt KI-basierte Systeme ein, um die Routen von Müllfahrzeugen zu S. 176optimieren. Durch die Analyse von Echtzeitdaten wie Verkehrslage und Abfallaufkommen können die Sammelrouten effizienter gestaltet werden. Dies führt zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und des CO₂-Ausstoßes.

• Vorhersage von Rücklaufmengen: Cisco arbeitet mit DHL zusammen, um neue Netzwerke zur Unterstützung der Kreislaufwirtschaft aufzubauen. Ziel der Partnerschaft ist es, die Wiederverwendung, Wiederaufbereitung oder das Recycling von gebrauchten Elektronikgeräten zu ermöglichen. Durch den Einsatz von KI-gestützten Analysen können Rücklaufmengen besser vorhergesagt und Recyclingquoten maximiert werden.

4.1.1.3.5. KI-Einsatz in der End-of-Life- und Recycling-Phase

Am Ende des Lebenszyklus eines Produkts kommen KI-gestützte Technologien bei der Wiederverwertung und Aufbereitung von Altmaterialien zum Einsatz:

• Recyclingprozesse: KI wird eingesetzt, um Materialien effizient zu sortieren und zu recyceln. So nutzt das Projekt CYCLOPS des Wuppertal Instituts digitale Zwillinge, um das Kunststoffrecycling zu optimieren.

• Sortiertechnologien: KI-gestützte Systeme erkennen und trennen verschiedene Materialarten, um den Recyclingprozess zu verbessern. Ein Beispiel ist Tomra, ein Unternehmen, das KI-basierte Sortiertechnologien für Kunststoffe und Metalle einsetzt. Das Unternehmen Veolia nutzt KI, um Wertstoffströme zu analysieren und Recyclingprozesse effizienter zu gestalten.

• Materialrückgewinnung: Durch den Einsatz von KI bzw Bildverarbeitung können wertvolle Rohstoffe aus Altprodukten gewonnen und für neue Anwendungen genutzt werden. Unternehmen wie Apple nutzen KI, um mit Robotern wie „Daisy“ wertvolle Materialien wie seltene Erden aus Altgeräten zurückzugewinnen.

4.1.1.4. Erfolgsfaktoren bei der Implementierung von KI

Die zuvor beschriebenen Optimierungspotenziale verdeutlichen, dass die Implementierung von KI in der Kreislaufwirtschaft Vorteile bieten kann. Um diese Potenziale zu nutzen, müssen jedoch verschiedene technologische, unternehmensstrategische, soziale und regulatorische Erfolgsfaktoren berücksichtigt werden.

S. 177Ein zentraler technologischer Erfolgsfaktor ist die Datenqualität und -verfügbarkeit. Hochwertige und standardisierte Daten sind essenziell für die Effizienz von KI-Algorithmen. Besonders in der Kreislaufwirtschaft spielen ERP-Systeme und der Digitale Produktpass (DPP) eine wichtige Rolle, da sie eine transparente Material- und Recyclingverfolgung ermöglichen. Neben der Datenverfügbarkeit ist eine robuste IT-Infrastruktur entscheidend. Einen weiteren Faktor stellt die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen dar. Standardisierte Schnittstellen und Datenprotokolle erleichtern den Austausch zwischen unterschiedlichen Akteuren in der Kreislaufwirtschaft und sorgen für eine effizientere Nutzung von KI-basierten Lösungen.

Neben den technologischen Aspekten spielen unternehmensstrategische Faktoren eine entscheidende Rolle. Eine erfolgreiche KI-Implementierung setzt eine klare Unternehmensstrategie und Roadmap voraus. Unternehmen müssen langfristige Ziele definieren und eine strukturierte Vorgehensweise zur Integration von KI entwickeln. Der Einsatz bereits vorhandener KI-Technologien kann die Implementierung beschleunigen, während Machbarkeitsstudien und Pilotprojekte das Risiko von Fehlinvestitionen minimieren. Auch wirtschaftliche und finanzielle Aspekte sind zu berücksichtigen. Der Zugang zu Finanzmitteln stellt insbesondere für KMU eine Herausforderung dar, weshalb staatliche Förderprogramme oder branchenspezifische Investitionen entscheidend sein können. Gleichzeitig trägt KI durch Effizienzsteigerung zur Kostensenkung bei, wodurch sich Investitionen langfristig amortisieren können. Ein weiterer Erfolgsfaktor ist die Zusammenarbeit zwischen Unternehmen, Forschungseinrichtungen und politischen Akteuren. Zudem sind Governance-Mechanismen notwendig, um die Einhaltung regulatorischer Vorschriften sicherzustellen und eine transparente Nutzung von KI zu gewährleisten.

S. 178Soziale Faktoren sind ebenfalls essenziell für eine erfolgreiche KI-Implementierung. Die Akzeptanz neuer Technologien innerhalb der Belegschaft ist ein zentraler Aspekt, da häufig Widerstände gegenüber KI-basierter Automatisierung auftreten. Die Schulung von Mitarbeitenden und die Bereitstellung von Weiterbildungsprogrammen sind daher unerlässlich, um die digitale Kompetenz innerhalb von Unternehmen zu stärken. Die Entwicklung spezialisierter KI-Teams innerhalb von Unternehmen kann die Effizienz der Implementierung weiter steigern.

Die regulatorischen Rahmenbedingungen bilden eine entscheidende Grundlage für die breite Anwendung von KI in der Kreislaufwirtschaft. Eine besondere Herausforderung stellt der Datenschutz und die Rechtsklarheit im Umgang mit KI-gestützten Daten dar. Klare gesetzliche Regelungen zum Datenschutz und zum Datenaustausch sind erforderlich, um Vertrauen in KI-Technologien zu schaffen. Zudem sollten politische Anreize und Förderprogramme bereitgestellt werden, um die Skalierung von KI-Technologien in der Kreislaufwirtschaft zu unterstützen. Ein weiterer Aspekt ist die Einführung von Standards zur Berechnung der Umweltauswirkungen von KI, um sicherzustellen, dass der ökologische Nutzen von KI tatsächlich die durch ihre Nutzung entstehenden Emissionen übersteigt.

4.1.2. Vertrauen durch Technologie: Wie Blockchain und IoT die Kreislaufwirtschaft ermöglichen

Stefan Grüll

4.1.2.1. Die Herausforderung

Die Kreislaufwirtschaft verspricht, Produkte möglichst lange in Nutzung und Materialien im Umlauf zu halten. Damit das gelingt, müssen wesentliche Eigenschaften - etwa Qualität, Herkunft oder Recyclingfähigkeit - nicht nur erfasst, sondern über Wertschöpfungsstufen und Nutzungszyklen verlässlich erhalten bleiben. Genau hier liegt eine zentrale Herausforderung: die Authentizität und Integrität dieser Informationen über global verteilte, oft intransparente Lieferketten hinweg sicherzustellen.

4.1.2.1.1. Verifizierbare Datenbasis

Blockchain-Technologie schafft einen verteilten Trust Layer für material- oder produktbezogene Daten. Mittels kryptografischer Hashwerte - digitale Fingerabdrücke eines Datensatzes - lassen sich Informationen unveränderlich dokumentieren. Diese Hashwerte werden auf vielen Knoten gespeichert, sodass sie langfristig unabhängig verifizierbar bleiben. Die zugrunde liegenden Daten verbleiben dabei in den Systemen der Akteure - etwa in ERP-Systemen oder sektoralen Daten-Ökosystemen. Trotzdem ist die vollständige Auditierbarkeit sichergestellt: Jede Information lässt sich gegen ihren digitalen Fingerabdruck überprüfen.

4.1.2.1.2. Nachweisführung von Lieferketten

In einem zweiten Schritt lassen sich auch Bewegungsdaten oder Produktionsschritte als Transaktionen direkt auf der Blockchain abbilden. So entsteht eine durchgängige Traceability - nicht nur entlang von Lieferketten, sondern auch über komplexe FertigungsS. 179prozesse hinweg. Diese Transparenz erlaubt es, etwa Recyclinganteile plausibel über Massenbilanzen abzuleiten. Voraussetzung dafür ist die Fähigkeit aller beteiligten Systeme, transaktionsfähig mit der Blockchain zu kommunizieren - bei gleichzeitiger Sicherung der Datensouveränität durch Technologien wie Zero-Knowledge-Proofs.

4.1.2.2. Eigentum und Rücknahme neu denken

Wenn Materialdaten verifizierbar und Transaktionen transparent sind, lassen sich darauf aufbauend digitale Eigentumstitel erzeugen - zB sogenannte Asset-Referenz-Token (ART). Über Smart Contracts können Rücknahmegarantien, Eigentumsübertragungen oder zirkuläre Nutzungsrechte rechtssicher abgebildet werden. So entstehen neue Geschäftsmodelle wie Material-as-a-Service, in denen Material nicht verkauft, sondern für eine definierte Nutzungsdauer bereitgestellt und anschließend zurückgeführt wird - rechtlich abgesichert und operativ steuerbar.

4.1.2.3. IoT als Bindeglied zur Automatisierung

Mit Blockchain-verifizierten Daten entstehen digitale Identitäten für Produkte und Materialien - mit Informationen zu Herkunft, Qualität und Eigentum. Diese Identitäten können direkt mit Maschinen kommunizieren. In modernen Recyclinganlagen etwa ermöglichen Sensorik und IoT-Systeme, dass Materialien automatisch identifiziert, klassifiziert und in hochwertige Verwertungsprozesse überführt werden. Die Kreislaufwirtschaft wird damit nicht nur digital nachvollziehbar, sondern operativ automatisierbar.

4.1.3. Digitale Plattformen der Kreislaufwirtschaft: Fachkräfte, Know-how und Mitbestimmung als wesentliche Elemente

Fridolin Wenny/Michael Soder

Ohne digitale Plattformen gibt es keine zirkuläre Wirtschaft. Transparenz, ein stabiler Zugang zu qualitativen Daten und eine effiziente Vernetzung von Akteuren entlang der gesamten Wertschöpfungskette sind Voraussetzungen für das Funktionieren von Geschäftsmodellen, die auf Wiederverwendung, Recycling und Ressourcenschonung basieren. Während in der bisherigen Literatur vorrangig die technischen Funktionalitäten und Herausforderungen thematisiert wurden, rücken administrative und organisatorische Aufgabenstellungen in den Vordergrund. Insbesondere die Verfügbarkeit von qualifizierten Fachkräften, der Aufbau und Transfer von notwendigem Know-how sowie die betriebliche Mitbestimmung haben eine wachsende Bedeutung.

S. 1804.1.3.1. Digitale Plattformen als zentrale Werkzeuge in einer Kreislaufwirtschaft

Digitale Plattformen sind für Unternehmen unverzichtbar, um die Konzepte der Kreislaufwirtschaft (Circular Economy, CE) wirkungsvoll umzusetzen. Als digitale Vermittlungsstellen für Produkte, Daten und Dienstleistungen erleichtern sie eine optimale Ressourcennutzung, unterstützen nachhaltige Geschäftsmodelle und helfen dabei, gesetzliche Vorgaben zu erfüllen. Durch die Erfassung von Material- und Produktinformationen in Echtzeit (beispielsweise mittels IoT-Sensoren und KI-basierter Analysen) ermöglichen sie eine automatisierte Abstimmung von Angebot und Nachfrage und gewährleisten zugleich die lückenlose Rückverfolgbarkeit über den gesamten Produktlebenszyklus. Auf diese Weise schaffen sie Transparenz in Bezug auf Ressourcenströme, Abfallmengen und CO₂-Emissionen, was sowohl operative Entscheidungen als auch die Erfüllung von Berichtspflichten vereinfacht.

4.1.3.1.1. Mehrwert digitaler Plattformen in der Kreislaufwirtschaft für Unternehmen und Beschäftigte

Digitale Plattformen bieten Unternehmen und Beschäftigten viele Vorteile. Zum einen ermöglichen plattformgestützte Kreislaufstrategien eine deutliche Effizienzsteigerung und Kostensenkung, da sie die Ressourceneffizienz erhöhen und Material- sowie Energiekosten reduzieren. Insbesondere bei kritischen Rohstoffen tragen Plattformen durch Echtzeitdaten zur Versorgungssicherheit bei, indem sie Nachfrageschwankungen zeitnah erkennen und die Beschaffung entsprechend anpassen. Darüber hinaus eröffnen sich neue Umsatzquellen in den Bereichen Wartung, Wiederaufbereitung und Rücknahme gebrauchter Produkte, da Betreiber:innen nun das Lifecycle-Management digital abbilden und monetarisieren können. Die Verfügbarkeit von Echtzeitdaten erlaubt eine präzisere Steuerung von Produktionsprozessen, was nicht nur Lager- und Transportkosten reduziert, sondern auch Betriebskosten langfristig senkt.

Ein weiterer wesentlicher Mehrwert liegt in der Entwicklung neuer Geschäftsmodelle. Forschungsarbeiten zeigen, dass digitale Plattformen die Einführung von Product-as-a-Service- oder Pay-per-Use-Modellen beschleunigen, weil sie geschlossene Lieferketten (Closed-Loop Supply Chains) ermöglichen, die auf langfristige Kundenbeziehungen und nachhaltige Nutzung abzielen. Plattformen wie Cirplus oder Loog vernetzen beispielsweise Anbieter recycelter Materialien mit Abnehmenden, wodurch Materialkosten S. 181gesenkt werden und zugleich die Nachfrage nach hochwertigen Sekundärrohstoffen steigt. Solche Marktplätze tragen dazu bei, dass Unternehmen den eigenen ökologischen Fußabdruck reduzieren können, ohne auf wirtschaftliche Rentabilität zu verzichten.

Darüber hinaus verbessern digitale Plattformen die Compliance und Berichterstattung, indem sie relevante Umwelt- und Sozialdaten zentral erfassen und bereitstellen. Dies ist insbesondere im Kontext der EU-Richtlinien, wie der Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD), von großer Bedeutung, da verbindliche Reporting-Anforderungen zunehmend umfassende, zertifizierte Daten verlangen (Unternehmen können somit ihre Nachhaltigkeitsberichterstattung effizienter gestalten und gleichzeitig Auditierbarkeit sowie Transparenz entlang der Lieferkette sicherstellen).

Schließlich fördern digitale Technologien innerhalb der Kreislaufwirtschaft Innovation und Beschäftigung. Die EU verknüpft ihre Kreislauf- und Digitalagenda („Twin Transition“) ausdrücklich mit einem „gerechten Übergang“ und verfolgt damit klare Beschäftigungsziele. Durch die Integration von IoT-Sensorik, Datenanalyse und Plattformmanagement entstehen neue Arbeitsplätze in Bereichen wie Datenanalyse, nachhaltigem (Produkt-)Design sowie in der Wartung und Wiederaufbereitung kreislauffähiger Produkte und deren Komponenten und Rohstoffen. Diese Entwicklung eröffnet Beschäftigten die Möglichkeit, sich in zukunftsorientierten Feldern weiterzuentwickeln und aktiv an der Gestaltung einer nachhaltigen Wirtschaft teilzunehmen.

4.1.3.2. Die Schlüsselelemente Fachkräfte und Know-how

Die Implementierung und der Betrieb digitaler Plattformen für die Kreislaufwirtschaft erfordern ein breites Spektrum an Fachwissen. Zum einen sind IT-Spezialist:innen gefragt, die in der Lage sind, komplexe Architekturen mit IoT-Sensorik und KI-gestützten Analysen aufzubauen und zu betreiben. Zum anderen steigt der Bedarf an Materialwissenschaftler:innen und Recyclingexpert:innen, die die Qualität von Sekundärrohstoffen beurteilen und valide Datengrundlagen für Plattform-Algorithmen liefern.

Empirische Studien zeigen, dass insbesondere kleine und mittlere Unternehmen (KMU) in Europa häufig keine Beschäftigten haben, die gezielt für „Green Jobs“ und Kreislaufwirtschaftskompetenzen eingestellt wurden. Ein Fehlen entsprechender Fachkräfte ist dabei signifikant korreliert mit einer geringeren Wahrscheinlichkeit, ressourceneffiziente Praktiken im Unternehmen umzusetzen. Darüber hinaus betonen Phung und Körppen et al, dass die Verknüpfung von digitalem Know-how und Kreislaufwirtschaftskompetenzen eine seltene, aber entscheidende Kombination darstellt, um digitale Plattformen effektiv zu nutzen.

S. 182Diese Ausgangslage stellt auch die Personalabteilungen vor neue Herausforderungen, da der Wettbewerb um entsprechend qualifizierte Fachkräfte bereits intensiv ist und weiter zunehmen wird. Bereits heute übersteigt in vielen Regionen Europas die Nachfrage nach spezifischen Fachkräften das vorhandene Angebot, insbesondere dann, wenn neben technischem Know-how Kenntnisse in Materialkreisläufen oder Recyclingprozessen erforderlich sind. Verschärft wird diese Situation nicht zuletzt auch durch einen Mangel an Absolvent:innen mit interdisziplinären Profilen. Eine zunehmende Digitalisierung führt zudem dazu, dass traditionelle Berufsprofile neu definiert werden müssen. Fachkräfte, die beispielsweise bisher nur in der Produktion tätig waren, werden zunehmend in digitalen Projektteams benötigt, um Prozesse datengetrieben zu optimieren.

Die Aufgaben und Schwerpunktsetzungen von Personalverantwortlichen und Personalabteilungen werden sich dadurch verändern, da sie einerseits gezielte Maßnahmen setzen müssen, um qualifiziertes Personal zu akquirieren und Fachkräfte langfristig an das Unternehmen zu binden. Hinsichtlich des Maßnahmenportfolios müssen Personalverantwortliche insbesondere auf eine verstärkte Kooperation mit Hochschulen und Forschungseinrichtungen in der Entwicklung praxisnaher Studiengänge und dualer Studienformate, interner Weiterbildungsprogramme und Partnerschaften und Plattformanbietern fokussieren.

4.1.3.2.1. Know-how als wichtigste Ressource im Umgang mit digitalen Plattformen

Damit digitale Plattformen für die Kreislaufwirtschaft reibungslos zusammenspielen, sind Kenntnisse in API-Design, IT-Sicherheit (insbesondere DSGVO-konforme Datenspeicherung) und cloudbasierten Architekturen unerlässlich. Fehlt dieses technische Know-how, bleiben viele Plattformfunktionen ungenutzt. Jedoch reicht ein vertieftes reines technisches Fachwissen nicht aus. Darüber hinaus müssen administrative und organisatorische Prozesse und Monitoring- und Qualitätssicherungsprozesse umgestaltet werden. Ein weiterer wesentlicher Aspekt sind die regulatorischen Anforderungen, etwa durch den Digital Product Passport und die Corporate Sustainability Reporting Directive (CSRD), die detaillierte Dokumentationspflichten vorschreiben; Compliance-Expert:innen müssen diese Vorschriften in die Funktionalitäten der Plattform integrieren. Phung zeigt jedoch, dass in vielen europäischen KMU Fachkräfte mit Umwelt- und Kreislaufkompetenz fehlen, was systematische Materialflussanalysen und Produktlebenszyklusbewertungen erschwert und somit den Nutzen digitaler Plattformen einschränkt. Der gezielte Aufbau von Know-how in Recyclinglogistik und Umweltrecht ist daher eine Priorität. Um die stetig wachsenden Anforderungen abzudecken, sind ein systematisches Wissensmanagement und ein kontinuierliches Lernen im Unternehmen unverzichtbar. Zentralisierte Wissensdatenbanken, in denen Projektberichte, Best Practices und technische Dokumentationen abgelegt sind, stellen sicher, dass Erfahrungen aus Pilotprojekten nicht verloren gehen. Interdisziplinäre Cross-Functional-Teams aus IT, Produktion, Einkauf und Nachhaltigkeitsmanagement bündeln dabei unterschiedliche Expertise und fördern den abteilungsübergreifenden Wissenstransfer. Da viele KMU S. 183bislang keine dedizierten Wissensmanagement-Teams besitzen, ist eine organisatorische Verankerung des kontinuierlichen Lernens die Voraussetzung dafür, digitale Plattformen langfristig effizient zu betreiben. Der Erfolg digitaler Plattformen hängt letztlich davon ab, dass nicht nur Expert:innen, sondern alle relevanten Mitarbeitenden die notwendigen Fähigkeiten erwerben. Endanwender-Schulungen in Beschaffung, Produktion und Logistik, die praxisnahe Übungsszenarien anbieten (zB Bestellung von Sekundärrohstoffen), gewährleisten, dass Plattformtools korrekt genutzt werden. Train-the-Trainer-Modelle können es erfahrenen Plattformmanager:innen ermöglichen, Multiplikator:innen auszubilden, die das Wissen dezentral weitergeben und so die Skalierbarkeit der Schulungsmaßnahmen sicherstellen.

4.1.3.3. Die Transformation des Wirtschaftens: Digital, nachhaltig und menschenzentriert

Die Dimensionen Fachkräfte, Know-how und Mitbestimmung bedingen einander und bilden die Basis für erfolgreiche digitale Plattformen in der Kreislaufwirtschaft. Nur wenn qualifizierte Fachkräfte ihr technisches und kreislaufwirtschaftliches Wissen einbringen, lässt sich dieses Know-how in operative Strukturen übersetzen. Die Mitbestimmung sorgt dafür, dass Beschäftigte aktiv an der Gestaltung der Plattformen beteiligt werden und ihr Praxiserlebnis einfließen lassen. Synergien entstehen insbesondere dann, wenn IT-Entwickler:innen und Recyclingexpert:innen gemeinsam Anforderungen definieren, während Betriebsrat und Geschäftsführung transparente Regeln zur Datenspeicherung und Datennutzung aushandeln - und ein solches Zusammenspiel auch in den Prozessen abgebildet wird. Nur so kann auch ein lernfähiges Netzwerk entstehen, das Plattformen effizient betreibt und bedarfsgerecht weiterentwickelt.

Für die strategische Personal- und Qualifizierungsplanung ist daher eine frühzeitige Bedarfsanalyse essenziell: Unternehmen prüfen, welche IT-Spezialist:innen (zB Data Scientists, Blockchain-Entwickler:innen) und Kreislaufexpert:innen (zB Recycling-Ingenieur:innen) benötigt werden und entwickeln langfristige Kompetenzfahrpläne. Kooperationen mit Hochschulen und Forschungsinstituten helfen, Nachwuchskräfte praxisnah auszubilden und für plattformbezogene Projekte zu gewinnen. Ein systematisches Wissensmanagement - über Communities of Practice, digitale Wissensplattformen und regelmäßige Evaluation anhand klar definierter KPIs (etwa Recyclingquote oder Anzahl erfolgreicher Plattformtransaktionen) - sichert den nachhaltigen Know-how-Aufbau.

Für tragfähige und stabile Prozesse des betrieblichen Wandels ist Mitbestimmung ein wesentlicher Baustein. Sie kann im Changemanagement-Prozess gestärkt werden, wenn Betriebsrät:innen frühzeitig in die Konzeptionsphase eingebunden werden. Dies ist ein besonders wichtiger Schritt, um frühzeitig die mit der Veränderung verbundenen Ängste anzusprechen und aufzulösen. Ähnliches gilt für die Umstellung von Produktionsprozessen. Transparente Vereinbarungen legen fest, welche Daten zu welchem Zweck erhoben und verarbeitet werden, etwa in aggregierter Form zum Schutz sensibler Produktionskennzahlen. In partizipativen Prozessen entwickeln Beschäftigtenvertretungen neue Arbeitszeitmodelle, die Homeoffice und Videokonferenzen über die Plattform berücksichtigen. Solche Regeln können dazu beitragen, Vertrauen zu schaffen und langfristig Akzeptanz zu sichern.

S. 1844.1.4. Transparenz als Schlüssel zur Kreislaufwirtschaft: Der Digitale Produktpass

Verena Halmschlager

4.1.4.1. Transparenz als Grundlage zirkulärer Wertschöpfung

Für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft ist Transparenz - im Sinne von vollständigen, verlässlichen und leicht zugänglichen Informationen über die Materialien, Bestandteile und Nachhaltigkeit von Produkten - von zentraler Bedeutung. Fehlt diese Transparenz, werden zentrale Prozesse wie Wiederverwendung, Reparatur und Recycling erheblich erschwert. Transparenz ist daher nicht nur ein technischer Anspruch, sondern ein entscheidender Faktor für nachhaltige Wertschöpfung.

Angesichts zunehmender gesetzlicher und gesellschaftlicher Anforderungen wird die Bereitstellung von strukturierten Informationen entlang der gesamten Wertschöpfungskette eine Notwendigkeit. Mit der neuen Ökodesign-Verordnung für nachhaltige Produkte (2024/1781 - ESPR), die im Juli 2024 in Kraft getreten ist, wird ein weiterer Schritt in Richtung nachhaltiger Wirtschaft gegangen: Unternehmen sind künftig verpflichtet, Nachhaltigkeitsinformationen - etwa zur Umweltverträglichkeit, Energieeffizienz oder Rezyklierbarkeit - systematisch zu erfassen und bereitzustellen. Diese Anforderungen bringen neue Herausforderungen mit sich, eröffnen aber zugleich Chancen für Unternehmen.

4.1.4.2. Der Digitale Produktpass - Strukturgeber zirkulärer Informationsflüsse

Der Digitale Produktpass (DPP)  spielt eine Schlüsselrolle bei der Umsetzung der EU-Strategie für nachhaltige Produkte und fördert mehr Transparenz entlang der gesamten Wertschöpfungskette. Er umfasst strukturierte Informationen über Produkte entlang ihres gesamten Lebenszyklus - von der Herstellung über Nutzung und Wartung bis hin zur Wiederverwertung oder Entsorgung. Der DPP ist in der Ökodesign-Verordnung verankert und wird ab 2027 schrittweise für unterschiedliche Produktgruppen verbindlich.

4.1.4.2.1. Technische und inhaltliche Grundlagen

Die Umsetzung des DPP basiert auf zwei Dimensionen:

• DPP-System: Die technische Infrastruktur, inkl Datenformate, Kommunikationsprotokolle und Zugriffskonzepte. Die Standards werden von CEN/CENELEC im Auftrag der EU-Kommission entwickelt und sollen technologieoffen, maschinen- und menschenlesbar sowie kostenfrei zugänglich sein.

• DPP-Daten: Die konkreten Informationen, die bereitgestellt werden müssen, werden produktspezifisch in delegierten Rechtsakten festgelegt. Grundlage sind die 16 Ökodesignkriterien der Verordnung - darunter Reparierbarkeit, Rezyklierbarkeit, EnerS. 185gieeffizienz oder das Vorkommen gefährlicher Stoffe. Welche Kriterien jeweils verpflichtend sind, wird produktspezifisch geregelt. Darüber hinaus gibt es sogenannte horizontale Maßnahmen, die produktübergreifende Anforderungen regeln.

Folgende weitere Aspekte werden für den DPP in der Ökodesign-Verordnung definiert:

• Der DPP wird über digitale Schnittstellen bzw Datenträger bereitgestellt (zB QR-Code, NFC oder RFID).

• Relevante Daten werden je nach Zugriffsrechten unterschiedlichen Stakeholdern zur Verfügung gestellt.

• Der DPP soll nicht nur statische, sondern auch dynamische Daten enthalten. Bei Reparaturen könnten beispielsweise bestehende Produktinformationen im DPP aktualisiert werden.

• Für die Erstellung des DPP ist grundsätzlich der Inverkehrbringer eines Produkts verantwortlich - der DPP soll nach aktuellem Stand unabhängig von der Unternehmensgröße verpflichtend sein.

• Die Daten im DPP werden dezentral gespeichert. Zusätzlich ist eine Sicherung der Daten über zertifizierte Backup-Provider verpflichtend.

• Ein Produkt, das unter eine entsprechende Verordnung fällt, darf künftig nur noch mit gültigem DPP auf dem EU-Binnenmarkt in Verkehr gebracht werden.

4.1.4.2.2. Relevante Produktgruppen

Ein erster Arbeitsplan der EU-Kommission zur Umsetzung der Ökodesign-Verordnung wurde im April 2025 veröffentlicht. Dieser listet jene Produktgruppen auf, für die in den kommenden Jahren (ab 2027) verbindliche Regelungen entwickelt werden sollen:

Darüber hinaus sieht der Arbeitsplan auch erste horizontale Anforderungen vor, die produktgruppenübergreifend gelten:

• Reparierbarkeit (inkl Reparierbarkeitsbewertung)

• Recyclinganteil und Recycelbarkeit von Elektro- und Elektronikgeräten

4.1.4.3. Strategische Vorbereitung in der Unternehmenspraxis

Die Einführung des DPP wird für viele Unternehmen herausfordernd sein - insbesondere für Inverkehrbringer von Produkten, die bislang nur wenige produktbezogene Daten S. 186erfassen oder bereitstellen und über einen geringen Digitalisierungsgrad verfügen. Nach Inkrafttreten der Verordnung gilt in der Regel eine Übergangsfrist von 18 Monaten zur Umsetzung der Anforderungen. Für viele Unternehmen stellt dieser Zeitraum eine anspruchsvolle Frist dar. Aus diesem Grund ist es für Unternehmen relevant, sich rechtzeitig darauf vorzubereiten. Im Folgenden einige praxisorientierte Schritte für Inverkehrbringer von Produkten:

S. 1874.1.4.4. Bestehende Lösungen

Da die technischen Spezifikationen des DPP sowie die produktspezifischen Datenanforderungen noch nicht abschließend definiert sind, ist es zurzeit noch schwierig, konkrete und vollständige Beispiele für die Umsetzung des DPP zu nennen. Dennoch existieren bereits Ansätze und Systeme, die in ihrer Funktionalität dem zukünftigen DPP nahekommen könnten und als Orientierung dienen können:

• ZVEI - DPP 4.0:

  Verschiedene Unternehmen aus der Elektronikindustrie arbeiten beispielsweise mit einem System auf Basis der Asset Administration Shell (AAS), das eine strukturierte Erfassung und Verwaltung von Produktdaten ermöglicht.

• Schneider Electric - Spherity:

  In Zusammenarbeit mit dem DPP-Service-Provider Spherity entwickelte Schneider Electric eine Plattformlösung zur benutzerfreundlichen Integration von Produktinformationen.

• GS1 - DPP-Prototypen:

  Die Organisation GS1 stellt auf ihrer Website DPP-Prototypen für unterschiedliche Produkte bereit, zur Entwicklung eigener DPP-Systeme nach standardisierten Verfahren.

• CIRPASS-2:

  Das europäische Leuchtturmprojekt CIRPASS-2 untersucht den DPP anhand von 13 konkreten Use Cases in den Bereichen Textilien, Elektronik, Reifen und Bauprodukte und entwickelt eine referenzfähige IT-Architektur für den DPP, bei der semantische Datenmodelle und Interoperabilität im Mittelpunkt stehen. Außerdem bietet Circular Data eine Netzwerkplattform, die es Akteuren im Umfeld des DPP ermöglicht, sich zu vernetzen und Informationen sowie Best Practices auszutauschen.

• Digitaler Materialpass:

  Zur Nachverfolgung von Produkt- und Nachhaltigkeitsinformationen bei Zwischenprodukten wie Stahl oder Eisen werden bereits sogenannte digitale Materialpässe entwickelt. Das österreichische Unternehmen S1SEVEN hat beispielsweise bereits solche Systeme implementiert, unter anderem auf Basis der Blockchain-Technologie.

4.1.4.5. Herausforderungen und Chancen

Die Umsetzung des DPP stellt insbesondere kleine und mittelständische Unternehmen vor erhebliche Hürden: Erfassung, Aufbereitung und Bereitstellung strukturierter Produktdaten, interne IT-Kompetenzen sowie zusätzlicher finanzieller und organisatorischer Aufwand müssen eingeplant werden. Oft fehlen nötige Informationen oder sie liegen nicht im passenden Format vor, sodass Prozesse und Systeme angepasst werden müssen. Aufwand und Komplexität hängen dabei von den noch nicht abschließend definierten DPP-Anforderungen ab. Auch Fragen der Standardisierung und Interoperabilität mit externen Partnern sind zu klären.

S. 188Trotz dieser Herausforderungen eröffnet der DPP große Potenziale: Die dokumentierten Daten lassen sich nicht nur zur Einhaltung regulatorischer Vorgaben nutzen, sondern auch zur Optimierung interner Abläufe, Steigerung der Materialeffizienz und Entwicklung datengetriebener Geschäftsmodelle. Transparente Produktinformationen fördern nachhaltigere Lieferketten und fundierte Materialentscheidungen. Darüber hinaus ermöglicht der DPP neue digitale Services - etwa Wartungs- und Reparaturanleitungen oder Umweltbewertungen -, die zur Verlängerung der Produktlebensdauer und zur Stärkung der Kundenbindung beitragen. Insgesamt schafft der DPP nicht nur Pflichten, sondern auch strategische Chancen im wachsenden Markt für nachhaltige Wertschöpfungssysteme.

4.1.4.6. Fazit und Ausblick

Der Digitale Produktpass stellt ein zentrales Instrument zur Förderung einer nachhaltigen und zirkulären Wirtschaft dar. Die politische Richtung ist eindeutig: Der DPP wird kommen und betrifft mittelfristig eine Vielzahl von Produktgruppen. Eine frühzeitige Auseinandersetzung ermöglicht es Unternehmen, notwendige Anpassungen schrittweise vorzunehmen und spätere Umsetzungsaufwände zu minimieren. Angesichts noch offener technischer und inhaltlicher Spezifikationen ist es ratsam, flexible Strukturen zu schaffen und einen lernorientierten Ansatz zu verfolgen.

Auch wenn der Übergang zu einer kreislauforientierten Wirtschaftsweise ein langfristiger Prozess ist, markiert der DPP einen wesentlichen Entwicklungsschritt. Unternehmen, die frühzeitig Transparenz schaffen und systematisch Daten erheben, können nicht nur regulatorischen Anforderungen entsprechen, sondern auch Potenziale zur Effizienzsteigerung, zur Entwicklung neuer Dienstleistungen und zur Stärkung ihrer Wettbewerbsfähigkeit nutzen.

4.2. Recycling-Technologien

4.2.1. Möglichkeiten und Grenzen des Recyclings

Sabine Nadherny-Borutin

4.2.1.1. Überblick Recyclingtechnologien

Recycling ist das technologische Rückgrat einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft. Dieses Kapitel fokussiert auf die zugrundeliegenden technischen Verfahren und bietet damit einen klar strukturierten Einstiegspunkt in die Recyclinglandschaft. Europa verfügt über ein breites Spektrum an Technologien, von etablierten Methoden bis hin zu hochinnovativen Ansätzen. Grundlegend zu unterscheiden sind mechanisches, physikalisches, chemisches und enzymatisches Recycling, wobei alle Ansätze unterschiedliche Chancen und Herausforderungen mit sich bringen.

4.2.1.1.1. Mechanisches Recycling

Mit über 80 % Marktanteil in Europa ist das mechanische Recycling der dominierende Ansatz: Kunststoffe, Metalle und andere Materialien werden zerkleinert, gewaschen S. 189und wieder eingeschmolzen. Hohe Inputreinheit ist jedoch entscheidend - bereits 5 % Fremdmaterialien (Verunreinigungen, Anhaftungen oder Verbundanteile) beeinträchtigen die Qualität und damit die Eignung der Rezyklate, etwa für Lebensmittelverpackungen, erheblich und erhöhen damit die Aufwände, die für einen hochwertigen Closed-Loop betrieben werden müssen, um ein Vielfaches.

4.2.1.1.2. Physikalisches Recycling

Europa setzt auf ein mannigfaltiges Portfolio physikalischer Verfahren für einzelne Werkstoffe:

• Kunststoffe: Die Dissolution-Technologie erlaubt eine selektive Rückgewinnung von Polymeren ohne chemische Veränderung.

• Metalle: Elektrohydrometallurgische Verfahren eröffnen neue Wege zur Rückgewinnung seltener Erden aus Elektronikschrott, etwa Neodym aus Festplattenmagneten.

• Glas: Mit Lasertechnik können Beschichtungen kalt abgelöst werden, wodurch die chemische Reinheit von Altglas erhalten bleibt.

• Batterien: Das Direktrecycling von Kathodenmaterialien reduziert den Bedarf an Primärrohstoffen erheblich

4.2.1.1.3. Chemisches Recycling

Verfahren wie Pyrolyse, Hydrocracken oder Solvolyse zerlegen komplexe Materialverbünde, etwa Baumwoll-Polyester-Textilien oder Multilayerverpackungen, in chemische Grundbausteine und erweitern so die Anwendungsfelder. Der Energieaufwand ist derzeit jedoch 3- bis 5-mal höher als bei der Herstellung von Virgin-Materialien.

4.2.1.1.4. Enzymatisches Recycling

Biotechnologische Ansätze nutzen spezialisierte Enzyme, um beispielsweise PET bei milden Temperaturen in Monomere zu zerlegen. In Laborexperimenten werden Depolymerisationsraten von bis zu 98 % binnen 24 Stunden erreicht. Die Herausforderung ist jedoch eine stabile Skalierung auf industrielle Maßstäbe.

Parallel zu diesen Recyclingtechnologien bleibt die Energierückgewinnung (Elektrizität und Wärme) - 2021 wurden über 16 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle in der EU thermisch verwertet.^, Zwar sind bereits über 60 Advanced-Recycling-Anlagen in S. 190Europa installiert, doch ihre Kapazität reicht bislang nur für einen Bruchteil der Abfallströme. Außerdem fehlt es in vielen europäischen Ländern an modernen Recyclinganlagen und -systemen. Dadurch landen recycelbare Materialien häufig auf Deponien oder werden verbrannt, anstatt als wertvolle Rohstoffe zurück in den Wirtschaftskreislauf zu gelangen.

4.2.1.2. Herausforderungen

Die Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft in Europa stößt auf strukturelle, rechtliche und technologische Hürden, die insbesondere durch lineare Materialströme und Ressourcenineffizienz geprägt sind. Folgende Aspekte verdeutlichen die Grenzen des aktuellen Systems:

4.2.1.2.1. Technologische Herausforderungen

4.2.1.2.1.1. Materialqualität und Prozesseffizienz

Verschmutzung

Organische Reste in Verpackungen können die Ausbeute mechanischer Verfahren um bis zu 40 % senken und machen aufwändige Heißwäsche erforderlich, die wiederum 25-35 % der Recyclingkosten verursacht. Pilotprojekte zeigen: Oxidative Waschzusätze können den Energiebedarf um 20 % senken.⁴ Ein weiteres Risiko stellen toxische Stoffe in recycelten Materialien dar, da vielfach einheitliche Qualitätsstandards fehlen, beispielsweise für Flammschutzmittel in Holzbauprodukten. Zudem existiert kein einheitlicher Überwachungsrahmen, der Schlüsselaspekte wie kreislauforientiertes Produktdesign ausreichend berücksichtigt.

Materialkomplexität

Die zunehmend komplexe Materialzusammensetzung moderner Produkte, insbesondere bei Elektronik und Verpackungen, erschwert die Trennung, Sortierung und das Recycling erheblich.⁹ Viele Prozesse führen zu Downcycling, wobei der Wert des recycelten Materials sinkt. Beispielsweise erfordern Carbonfaser-Verbunde pyrolytische Verfahren, die jedoch die mechanische Leistungsfähigkeit der Fasern um bis zu 20 % verringern. Mikroverkapselte Klebstoffe in Elektronikbauteilen erschweren die Rückgewinnung von Edelmetallen. Recyclingfreundliche Produktdesigns, wie modularer Aufbau oder die Vermeidung toxischer Stoffe, sind noch nicht flächendeckend etabliert und nur für wenige Produkte mit oft zu langen Übergangszeiten verpflichtend vorgeschrieben.

Sortenreinheit

Die Sortierung ist entscheidend für hochwertiges Recycling und die Qualität der gewonnenen Sekundärrohstoffe. Gemischte Sammelsysteme und veraltete Technologien begrenzen jedoch die Effizienz dieses Prozesses erheblich. In Europa existieren hier erhebliche Unterschiede, insbesondere durch die verwendeten Sammelinfrastrukturen und S. 191die Zuständigkeiten auf nationaler und lokaler Ebene. Dabei spielen Hol- und Bringsysteme sowie die Kompetenzverteilung zwischen Bund, Ländern und Kommunen eine zentrale Rolle. Während beispielsweise England auf „Store Drop-Off“ für z.B. flexible Kunststofffolien aus dem Verpackungsbereich setzt, werden in Deutschland Papier, Glas, Metall und Kunststoffverpackungen von zu Hause abgeholt und Glasverpackungen müssen zum nächsten Glascontainer gebracht werden.

Unzureichende Sortierung führt zu signifikanten Qualitätsverlusten: Während PET-Schalen in Großbritannien, Frankreich und Spanien separat recycelt werden, landen PP-Folien in anderen Ländern in Mischfraktionen und werden oft nur thermisch verwertet. Norwegen verzichtet komplett auf eigene Sortieranlagen und lässt seine Abfälle hauptsächlich in Schweden oder Deutschland sortieren, was die Rückführung in hochwertige lokale Kreisläufe erschwert. Dänemark hingegen setzt primär auf thermische Verwertung statt auf Materialrecycling.

Aber auch hier sind technologische Grenzen gesetzt: Selbst modernste Nahinfrarot-Technologien erkennen bislang nur 8-12 Kunststoffarten zuverlässig. Bei Elektroschrott sinkt die Rückgewinnung seltener Erden aufgrund mikroskopischer Verunreinigungen auf unter 15 %. Investitionen in moderne automatisierte Trennungstechnologien sind dringend notwendig, um die Materialreinheit zu erhöhen und Downcycling zu vermeiden.

Downcycling

Viele Recyclingprozesse führen zu einem Downcycling, bei dem der Wert des recycelten Materials im Vergleich zum Originalprodukt sinkt - ein Qualitätsverlust. Beispielsweise verkürzen sich Polymere mit jedem Zyklus des mechanischen Recyclings, Verunreinigungen nehmen zu, ebenso ergeben sich aus der zunehmenden Mischung verschiedenster Additive (Zusatzstoffe) Probleme bezüglich der Leistungsfähigkeit der Materialien. Dies hat etwa Auswirkungen auf Produktanforderungen für Zulassung, mechanische Beständigkeit oder optische Anforderungen. Bei Metallen wie Aluminium begrenzen Legierungsrückstände die Zahl sinnvoller Recyclingzyklen auf maximal sieben.¹⁰

4.2.1.2.1.2. Wirtschaftlichkeit und Skalierung

Die hohen Kosten für Abfallsammlung, -trennung und -verarbeitung sowie teilweise ineffiziente Technologien begrenzen das wirtschaftliche Potenzial des Recyclingsystems erheblich. Unsicherheiten durch verschärfte Regulierungen und fehlende langfristige Rechtssicherheit erschweren Investitionen und Innovationen, da Produktionsanlagen mehrere Jahre Vorlaufzeit erfordern. Diese Gefahr bezüglich Rentabilität kreislauforientierter Ansätze begünstigt kurzfristige Gewinnorientierung zu Lasten nachhaltiger Lösungen. Besonders problematisch ist, dass die Primärproduktion vieler Materialien S. 192(zB Metalle, Kunststoffe, Glas) oft günstiger bleibt als deren Recycling, wodurch der wirtschaftliche Anreiz für Kreislauflösungen wenig attraktiv erscheint. (Beispielsweise erwähnt: Bauindustrie - nur 13 % der Gesteinskörnung stammen aus Recycling, obwohl jährlich 220 Mio Tonnen Bauabfälle anfallen und Elektroaltgeräte [EAG] - 2021 wurden nur 38,6 % gesammelt; weit unter dem EU-Ziel von 65 %).

Während mechanisches Recycling kostengünstig ist, bleibt chemisches Recycling bei den aktuellen Kostenmodellen wenig rentabel (4- bis 6-mal teurer) und wird erst bei hohen Recyclingquotenvorgaben oder massiven Rohstoffengpässen wirtschaftlich attraktiv. Ebenso hemmen fehlende Standards - etwa für Massenbilanzierungen im chemischen Recycling - und die Herausforderungen bei der Skalierung enzymatischer Verfahren. Die schwankenden Preise für Rohstoffe und Energie erhöhen die Unsicherheit und schmälern die Rentabilität. Europäische Recyclingunternehmen kämpfen zudem mit höheren Kosten und Wettbewerbsnachteilen im internationalen Vergleich (60 % höhere Stromkosten, 35 % höhere Arbeitskosten und bis zu fünfmal höhere Versorgungskosten im Vergleich zu chinesischen Wettbewerbern).

Weitere wirtschaftliche Hürden

• Energiebedarf: Beispielsweise benötigt das Schmelzen von Stahlschrott 6-8 MWh pro Tonne.

• Logistik: Dezentralisierte Sammelsysteme, insbesondere bei Textilien, verursachen bis zu 40 % der Gesamtkosten.⁸

• Chemisches Recycling wird erst ab 2027 als „grüne Investition“ nach EU-Taxonomie anerkannt - ein Hemmnis für die Finanzierung neuer Anlagen.¹⁴

• REACH-Anforderungen für Schadstoffnachweise erschweren den Einsatz recycelter Materialien.

• Die EU-Ökodesign-Verordnung priorisiert Langlebigkeit, wodurch recyclingfreundliche Demontage teils in den Hintergrund tritt.

4.2.1.2.2. Nutzerverhalten und Märkte

Der Transformationsprozess hin zur Kreislaufwirtschaft bietet große Chancen, wird jedoch durch traditionelle Strukturen und fehlende Bürgerbeteiligung gebremst. Eine zentrale Aufgabe bleibt es, nachhaltigen Konsum zu fördern und Vorurteile gegenüber recycelten Produkten abzubauen. Damit Recycling wirksam wird, braucht es mehr Wissen über Abfallvermeidung, gesetzliche Vorgaben und die Vorteile eines guten Abfallmanagements. Vielen ist nicht ausreichend bekannt, was ein Abfallwirtschaftskonzept ist, wann es gesetzlich vorgeschrieben wird und welchen konkreten Mehrwert es bietet. S. 193Die Komplexität des Themas Recycling und Abfallwirtschaft stellt eine große Herausforderung für die Vermittlung an verschiedene Altersgruppen und Bildungsniveaus dar. Die unterschiedlichen Recyclingstrategien und -vorschriften in den verschiedenen europäischen Ländern und Regionen führen oft zu Unsicherheit - hier ist Aufklärung gefragt. Nur durch klare Information und aktives Mitwirken aller können Ressourcen geschont und die Umwelt wirkungsvoll geschützt werden. Jede Veränderung beginnt mit Wissen und Engagement.

Der erste Schritt - die effektive Sammlung von recycelbaren Materialien wird durch mangelndes Wissen erheblich erschwert. Trotz verbesserter Sammelsysteme landet ein großer Teil recyclingfähiger Abfälle weiterhin in der Müllverbrennung.

• Fehlwürfe kontaminieren bis zu 20 % der Kunststoffabfälle.¹

• 60 % der Haushalte lagern Altgeräte ungenutzt.

• Die Nutzungsdauer von Textilien ist seit 2000 um 20 % gesunken.¹⁶

• 67 % der Unternehmen meiden Rezyklate aus Qualitätsbedenken, obwohl Studien eine gleichwertige Leistung in 89 % der Anwendungen zeigen.

• Kleine und mittlere Unternehmen kämpfen oft mit Know-how- und Finanzierungsdefiziten beim Technologietransfer.

4.2.1.3. Zukunftspotenziale durch Innovationen

• Materialdiagnostik 4.0: Hyperspektralkameras ermöglichen Echtzeit-Identifikation von Materialzusammensetzungen. Blockchain-basierte Stoffstrombilanzen sichern die Transparenz von Rezyklaten.

• Künstliche Intelligenz und Robotik in der Sortierung: KI-gestützte Sortieranlagen erreichen bis zu 96 % Genauigkeit - auch bei schwarzen Kunststoffen. Durch selbstlernende Algorithmen sinkt die Fehlsortierungsrate in Pilotanlagen um 30 %. Roboterarme mit Kraftrückkopplung ermöglichen das sortenreine Herauslösen empfindlicher Bauteile.¹⁰

• Design for Recycling: Monomaterial-Designs und biokompatible Klebstoffe eröffnen neue Horizonte für recyclingfreundliche Produktgestaltung.

• Digitaler Produktpass (DPP): Der DPP dokumentiert Materialströme und senkt Demontagezeiten signifikant. Modellrechnungen prognostizieren eine Recyclingquote von bis zu 92 % bei Lithium-Ionen-Batterien.¹⁸

• Hybridverfahren: Durch Kombination mechanischer und chemischer Verfahren lassen sich selbst komplexe Mischabfälle zu 85 % stofflich verwerten.^,

S. 1944.2.1.4. Handlungsleitfaden für Unternehmen

4.2.1.4.1. Technologieauswahl

Abfallzusammensetzung, Outputqualität und lokale Gegebenheiten bestimmen die Wahl des geeigneten Verfahrens:

• Mechanisches Recycling bei homogenen Strömen.

• Chemisches Recycling bei gemischten Abfällen.

• Enzymatische Verfahren bei spezifischen Materialanforderungen.

Skalierungspfade und Wirtschaftlichkeitsanalysen wie Life Cycle Costing und Hybridmodelle bieten fundierte Entscheidungsgrundlagen.

4.2.1.4.2. Organisationsmodelle

• Eigenrecycling lohnt ab 8.000-10.000 Tonnen Materialvolumen pro Jahr.¹⁶

• Branchenkooperationen und Industriesymbiosen eröffnen neue Wege zur Effizienzsteigerung.

• Pre-Commercial Procurement erleichtert die Entwicklung innovativer Technologien.

4.2.1.4.3. Produktdesign-Strategien

Monomaterialien, modulare Architekturen und digitale Materialpässe erleichtern das spätere Recycling und steigern die Wertschöpfung.

4.2.1.5. Fazit: Recycling als systemische Transformation

Hochwertiges Recycling ist keine Zukunftsvision - die Technologien sind da. Entscheidend für den Erfolg sind:

• Hybridisierung: Kombination mechanischer, chemischer und biologischer Verfahren.

• Datenintegration: Von KI-gestützten Sortieranlagen bis zum digitalen Produktpass.

• Kooperative Ökosysteme: Gemeinsame Standards und geteilte Infrastrukturen.

• Regulatorische Klarheit: Verlässliche politische Rahmenbedingungen.

• Unternehmen sind gut beraten, Recycling nicht als isolierten Prozess, sondern als strategisches Asset zu verstehen - mit Fokus auf Rezyklatqualität, vernetzten Partnerschaften und intelligent gesteuerten Materialströmen.

• Transfer in die Praxis: Branchenindividuelle Roadmaps geben die Richtung vor:

• Metallverarbeitung: LIBS-Spektroskopie zur Schrottklassifizierung.

• Textilindustrie: Enzymatische Depolymerisationsanlagen für Mischtextilien.

• Bauwirtschaft: BIM-gestützte Recyclingprotokolle für mineralische Baustoffe.

4.2.2. Die Recyclingfähigkeit von Produkten aus abfallwirtschaftlicher Sicht

Roland Pomberger/Thomas Nigl

4.2.2.1. Einleitung

Immer mehr Produkte werben mit den Attributen „recyclingfähig“ oder „kompostierfähig“ und signalisieren den Konsumenten damit besondere Umweltverträglichkeit. Aus S. 195Sicht der Abfallwirtschaft ist die Frage berechtigt, ob diese Produkte wirklich recycelt werden und wie sie sich in unserem REALEN abfallwirtschaftlichen System verhalten.

4.2.2.2. Rahmenbedingungen

Derzeit wird die Diskussion zum Thema Recyclingfähigkeit weitgehend auf Verpackungen und hier im Speziellen auf Kunststoffverpackungen reduziert. Kunststoffverpackungsabfälle stellen aber nur einen relativ kleinen Abfallstrom dar, auf Österreich bezogen nur etwa 3,7 % der Siedlungsabfälle oder 0,25 % aller Abfälle. Allerdings zeigt sich, dass gerade Produkte aus Kunststoff, und hier besonders die Kunststoffverpackungen, noch nicht jene Recyclingquoten erreichen konnten wie Produkte aus anderen Werkstoffen. Es ist evident, dass der Werkstoff Kunststoff in Hinblick auf seine Kreislauffähigkeit noch deutliches Nachholpotenzial aufweist.

Die Reduktion der Diskussion auf Kunststoffprodukte greift allerdings zu kurz. Wenn wir mehr rezyklieren wollen, müssen wir alle Produkte, in ihrer Recyclingfähigkeit verbessern, insbesondere jene, die zu Siedlungsabfall werden. Die Forderung nach verbesserter Recyclingfähigkeit ist grundsätzlich an alle Produkte zu stellen, allerdings gelten gesetzliche Vorgaben an die Recyclingfähigkeit, ausgedrückt durch Sammel- und Verwertungsquoten nur für bestimmte Produkte bzw deren Abfallströme.

Die Erhöhung der Recyclingquote stellt dabei ein maßgebliches Instrument der Europäischen Union und deren Mitgliedstaaten dar, um insbesondere Treibhausgas-Einsparungen zu erreichen. Die neuen EU-weiten Rahmenbedingungen basieren maßgeblich auf dem EU-Kreislaufwirtschaftspaket und auf der EU Plastics Strategy, die sich auch in entsprechenden Aktionsplänen und nicht zuletzt im Abfallwirtschaftsgesetz niederschlagen.

4.2.2.3. Was ist Recyclingfähigkeit?

Der Begriff „Recyclingfähigkeit“ kann aus Sicht der Abfallwirtschaft definiert werden als Fähigkeit eines Produkts, nach einer getrennten Sammlung und/oder abfalltechnischen Aufbereitung einer stofflichen Wiederverwertung zugeführt zu werden.

Die Recyclingfähigkeit kann für grundsätzlich für alle physischen Produkte festgestellt werden. Sie ist ein individuelles Attribut und als graduelle Kennzahl Ausdruck und Instrument von Produktverantwortung. Die Bewertung der Recyclingfähigkeit wird im Wesentlichen von zwei Parametern bestimmt: der Beschaffenheit der Erzeugnisse und den realen Verwertungswegen nach Gebrauch. Recyclingfähigkeit ist keine theoretische Eigenschaft. Richtig verstanden wird hiermit die stoffliche Eignung eines Erzeugnisses abgebildet, im Rahmen etablierter Erfassungs- und Verwertungsstrukturen zur Schließung von Stoffkreisläufen beizutragen.

Gerade für Verpackungen bestehen verschiedene Definitionen, die sich in ihren Grundaussagen weitgehend decken:

Kernpunkte bei diesen Definitionen sind einerseits die „werkstofftypische bzw. materialidente Substitution von Neuware“ und andererseits das „tatsächliche Durchlaufen von Recyclingprozessen“. Das Material muss also „wirklich“ gesammelt, sortiert und werkstofflich verwertet werden.

Die Anforderung der „materialidenten Substitution von Neuware“ ist für Verpackungen durchaus nachvollziehbar, und stellt hier ein anstrebenswertes Ziel dar. Es ist allerdings zu hinterfragen, ob diese Anforderung grundsätzlich auch beim Recycling anderer Produkte aufrechtzuerhalten ist. Außerhalb des Verpackungsbereiches besteht eine viel größere Materialvielfalt, sodass die stoffliche Verwertung zu Rezyklaten, Regeneraten, Blends oder Legierungen, die in Standardanwendungen jeweils korrespondierendes Neumaterial ersetzen können, vielfach besonders schwierig ist und daher andere Anwendungen oder auch rohstoffliches Recycling erforderlich machen könnten.

4.2.2.4. Recyclingfähigkeit aus Sicht der Abfallwirtschaft

Am Ende des Lebenszyklus eines Produktes wird dieses zu Abfall und idR zu einem Teil eines Abfallgemisches. Für bestimmte Abfälle wurden getrennte Sammelsysteme eingeführt, für den Rest stehen gemischte Abfallarten wie zB gemischter Siedlungsabfall (Restmüll), Sperrmüll oder Gewerbeabfall zur Verfügung. Dabei zeigt sich, dass derzeit fast ausschließlich getrennt erfasste Altstoffe einem Recycling zugeführt werden. Für verwertbare Fraktionen in den gemischten Siedlungsabfällen gibt es derzeit keine verfügbare Rückgewinnung mit Ausnahme von Metallfraktionen.

Für die getrennt erfassten Altstoffe führt die Abfallwirtschaft die Prozessschritte Sammlung, Sortierung und Aufbereitung durch und erzeugt idR Wertstoffkonzentrate. Diese werden werkstoffspezifisch in Recyclinganlagen zu Rezyklaten, Regeneraten, Blends oder Legierungen verarbeitet und als Sekundärprodukte vermarktet.

Ein maßgeblicher Einflussfaktor auf die Recyclingfähigkeit eines Produkts stellt der reale abfallwirtschaftliche Prozess dar, dem es zugeführt wird. Heutige Aufbereitungs- und Sortieranlagen stellen komplexe Prozessketten dar, in denen, neben einer (selektiven) Vorzerkleinerung, Klassierung, Windsichtung, sowie Magnet- und Wirbelstromscheidung, meist sensorgestützte Sortieraggregate eingesetzt werden. Aufbau und Zusammensetzung solcher Prozessketten sind entscheidende Kriterien für den Verbleib des Abfalls, bzw ehemaliger Produkte, in den jeweils entstehenden Outputfraktionen (zB RestfrakS. 197tion, Fraktion zur thermischen Verwertung, Vorkonzentrate fürs Recycling). Ein recyclinggerechtes Produktdesign kann also nur vorliegen, wenn nicht nur die prinzipielle Recyclingfähigkeit der einzelnen Bestandteile eines Produkts gegeben ist, sondern auch die Rückgewinnung aus dem jeweiligen abfallwirtschaftlichen System, inklusive Sammlung, Aufbereitung, Vorsortierung und dem eigentlichen Recycling, erfolgen kann. Insbesondere der Aspekt der Vorbehandlung (Aufbereitung und Vorsortierung von Abfallströmen) wird aktuell aber nicht ausreichend bei der Feststellung eines recyclinggerechten Produktdesigns berücksichtigt.

Um die bisherigen Recyclingquoten zu erhöhen, muss neben der Verbesserung von Aufbereitungstechnologien vorrangig die Recyclingfähigkeit von Produkten gesteigert werden.

4.2.2.5. Abfallwirtschaftliche Strategien um mehr zu recyclen

Um die Recyclingquoten zu erhöhen, stehen grundsätzlich mehrere abfallwirtschaftliche Strategien zur Verfügung:

Ganz vereinfacht lässt sich der Erfolg der Sortiertechnik auf folgende Grundsätze reduzieren:

• „Was nicht gesammelt wurde, kann ich nicht sortieren“

• „Was nicht drin ist, kann ich nicht rausholen“

• „Was nicht erkennbar ist, kann ich auch nicht rausholen“

Für den Bereich der Kunststoffverpackungsabfälle wurde in den letzten Jahren die Sortiertiefe (entspricht weitgehend dem technischen Begriff des Inhaltsausbringens) in den Sortieranlagen deutlich gesteigert (von ca 35 % auf über 50 %). Eine weitere Steigerung scheint nur machbar, wenn das Wertstoffpotential (dh der Anteil an recyclingfähigen Teilen) gesteigert werden kann. Dies kann von der Abfallwirtschaft nicht beeinflusst werden, es ist die Aufgabe der Hersteller und des Handels, den Einsatz recyclingfähiger Verpackungen zu steigern. Geeignete Lizensierungssysteme, die recyclingfähige Produkte bevorzugen, würden diese Entwicklung sicherlich sehr positiv unterstützen.

Für die Vielzahl an Produkten außerhalb der Verpackungen bestehen derzeit mit einigen Ausnahmen (zB Elektroaltgeräte, Altfahrzeuge, Batterien) keine Sammel- und Verwertungsquoten. Natürlich ist eine Quote ein starkes gesetzliches Werkzeug, um Herstellerverantwortung verpflichtend zu machen. Solange keine verpflichtenden Quoten bestehen, können Hersteller und Handel das Qualitätsmerkmal „Recyclingfähig“ völlig frei verwenden. Dass damit bereits heute Täuschung und Missbrauch erfolgt, ist bei der Sichtung von „recyclingfähigen“ Produkten offensichtlich.

S. 1984.2.2.6. Stufenmodell der Recyclingfähigkeit

Die theoretische Recyclingfähigkeit prüft die Produkte im Originalzustand und in der Regel auf Basis des Materials. Eine Einstufung als recyclingfähig bedeutet dann auch nicht, dass dieses Produkt als Abfall tatsächlich recyclingfähig ist.

Werden die Prüfung der technischen Erkennbarkeit durch geeignete Sensoren und die Ausschleusbarkeit in realen Maschinen und Anlagen berücksichtigt, so können wir eine technische Recyclingfähigkeit feststellen. Recycling wäre dann technisch machbar.

In einem regionalen Kontext kann dann die Frage beantwortet werden, ob das Produkt tatsächlich gesammelt wird, ob die regionale Sortieranlage dieses Produkt als Wertstoff tatsächlich ausschleust und ob für diese Fraktion ein realer Markt besteht. Des Weiteren ist zu klären, ob auch das nachfolgende Recyclingverfahren diesen Wertstoff weitgehend in sein Sekundärprodukt überführt. Sind diese Voraussetzungen gegeben so besteht reale Recyclingfähigkeit (siehe Abb 24).

Im Extremfall kann die theoretische Recyclingfähigkeit hoch, aber die technische und damit auch die reale Recyclingfähigkeit null sein. Auch der Fall, dass die theoretische und die technische Recyclingfähigkeit hoch sind, aber die reale Recyclingfähigkeit null ist, ist durchaus möglich. Dies wäre der Fall, wenn ein recyclingfähig designtes Produkt, das sortier- und recyclingfähig ist, in einer Region einfach nicht gesammelt wird.

Abb 24: Zusammenhang zwischen theoretischer, technischer und realer Recyclingfähigkeit

S. 1994.2.2.7. Ökomodulation

Erweiterte Produzentenverantwortung („Extended Producer Responsibility“, EPR) dehnt die Verantwortung des Herstellers für die Umweltauswirkungen eines Produktes auf den gesamten Lebenszyklus (Herstellung, Nutzung, Reparatur, Entsorgung, Behandlung und Rückführung als Sekundärrohstoff) aus. Zumeist sind damit Rücknahme- und Verwertungspflichten im Rahmen von Sammel- und Verwertungssystemen verbunden. EPR wird derzeit in der EU vor allem auf Verpackungen, Elektro- und Elektronikaltgeräte, Lampen, Batterien, Altfahrzeuge und Reifen angewendet.

Eine wichtige Lenkungsmaßnahme ist die Bevorzugung von recyclingfähigen Produkten bei den Lizenzentgelten von Sammel- und Verwertungssystemen. Es ist wohl logisch, dass reale Recyclingfähigkeit (und nicht nur die theoretische) beim Lizenzentgelt bevorzugt werden muss. Differenzierte Lizenztarife schaffen einen Anreiz für die recyclinggerechte Produktgestaltung und den hohen Einsatz von Recyclingrohstoffen. Nicht recyclingfähige Produkte sollten in eine schmerzhaft teurere Lizenzierungsklasse fallen. Damit kann bei den Produzenten und im Handel ein wirkungsvoller Lenkungseffekt erzielt werden. Recyclingfähigkeit bei Produkten privilegieren und nicht recyclingfähige Produkte teurer machen, erscheint als wichtigste Lenkungsmaßnahme.

4.2.2.8. Resümee

Zukünftig sollten wir die Recyclingfähigkeit neu definieren und auf die REALE RECYCLINGFÄHIGKEIT achten. Erkennbarkeit und Sortierfähigkeit, aber auch das Vorhandensein und die Eignung von Sammelsystemen sind unbedingt zu berücksichtigen. Die Prüfung der Recyclingfähigkeit muss auch durch experimentelle Tests abgesichert werden.

Wenn wir zukünftig mehr und besser recyclingfähige Produkte in unseren abfallwirtschaftlichen Anlagen finden, werden wir technisch auch in der Lage sein, diese zu separieren und zu verwerten. Der Gesetzgeber ist aufgerufen, für diese Privilegierung von recyclingfähigen Produkten die geeigneten Rahmenbedingungen und Anreizsysteme zu schaffen. Ökomodulation ist dazu ein wirksames Mittel.

4.2.3. Mechanisches Recycling

Robert Kirchner

4.2.3.1. Grundlagen des Mechanischen Recyclings

Das mechanische Recycling, auch als werkstoffliches Recycling bezeichnet, umfasst die Wiederaufbereitung von Abfällen durch physikalische Prozesse wie beispielsweise Sortieren, Zerkleinern, Waschen oder Schmelzen. Ein wichtiges Merkmal des mechanischen Recyclings ist, dass die chemische Struktur des behandelten Materials bzw des Werkstoffs unverändert bleibt. Mechanisches Recycling ist eine der am weitesten verbreiteten Methoden zur Rückgewinnung von Wertstoffen, die üblicherweise bei Metallen, Kunststoffen, Glas oder Papier zum Einsatz kommt. Ausschlaggebend für die Eignung eines Materials für das mechanische Recycling sind dessen chemisch-physikaliS. 200sche Eigenschaften, insbesondere die Bindungsverhältnisse innerhalb eines Materials bzw zu anderen Materialien bei Verbundwerkstoffen.

Ziel des mechanischen Recyclings ist es, Sekundärrohstoffe zu gewinnen, die qualitativ so hochwertig sind, dass diese als Ausgangsmaterial für neue Produkte dienen können. Der mechanische Recyclingprozess von Abfällen zu Sekundärrohstoffen lässt sich grob in zwei Phasen einteilen:

• Mechanische Aufbereitung

• Herstellung der Sekundärrohstoffe

4.2.3.1.1. Mechanische Aufbereitung

Die mechanische Aufbereitung stellt eine zentrale Phase im mechanischen Recycling dar und dient dazu, das Material so vorzubereiten, dass dieses in Folge effizient zu qualitativ hochwertigen Sekundärrohstoffen weiterverarbeitet werden kann. Die mechanische Aufbereitung umfasst verschiedene Teilprozesse, die in der Praxis oftmals in kaskadierten Aufbereitungsschritten zur Anwendung kommen.

4.2.3.1.2. Zerkleinerung

In der mechanischen Aufbereitung erfüllen Zerkleinerungsverfahren mehrere wesentliche Aufgaben. Zum einen sollen bestehende Materialverbindungen durch mechanische Beanspruchung gezielt aufgeschlossen werden (Aufschlusszerkleinerung). Zum anderen ist es Ziel, spezifische Stückgrößen, Stückformen oder Korngrößenverteilungen zu erzeugen, die in nachgeschalteten Klassier- oder Sortierverfahren effizient weiterverarbeitet werden können.

Ein optimaler Aufschluss liegt dann vor, wenn sich Verbindungen genau an den Kontaktstellen der einzelnen Bauteile bzw Werkstoffe trennen lassen. Diese Bedingungen treten überwiegend bei lösbaren Verbindungstechniken wie Gewinde-, Schraub-, Stift-, Welle-Nabe-, Press- oder Schnappverbindungen auf, da hierbei die mechanische Beanspruchung zu einem gezielten Bruch an der Verbindungsstelle mit Form- oder Kraftschluss führt. Demgegenüber weisen Verbindungen mit Stoffschluss (zB Klebe-, Löt- oder Schweißverbindungen) oftmals eine höhere Festigkeit als die verbundenen Werkstoffe selbst auf, sodass die Bruchstelle nicht exakt an der Verbindung, sondern innerhalb des Materials liegt, und der Aufschlussgrad somit geringer ist.

Die Zerkleinerung der Materialien bzw Verbindungselemente erfolgt mittels Druck-, Schlag-, Prall-, Scher-, Schneid-, Zug- oder Biegebeanspruchung. Durch die Krafteinwirkung entstehen entweder Spröd- oder Zähbrüche. Sprödbrüche sind nahezu verformungslose Brüche, bei Zähbrüchen geht eine plastische Verformung einher. Verfahrensseitig wird der Sprödbruch bevorzugt, da dieser mit einem höheren Aufschlussgrad einhergeht. In der Praxis zeigen die meisten Materialien im Zerkleinerungsprozess eher ein zähes Bruchverhalten. Ein Beispiel für Materialien mit sprödem Bruchverhalten sind Baurestmassen wie Beton, Ziegel oder Naturstein.

S. 2014.2.3.1.3. Klassierung

Unter Klassierung wird die Trennung eines Gemisches aus unterschiedlichen Stückgrößen in einzelne definierte Korngrößenklassen verstanden, um so eine möglichst homogene Fraktion zu erzielen. Verfahren, die bei der Klassierung zum Einsatz kommen, sind beispielsweise Siebung, Windsichtung oder Schwimm-Sink-Verfahren.

Siebklassierung

Die Siebklassierung stellt das bedeutendste Verfahren zur Trennung von größeren und mittleren Stückgrößen dar. Das zu klassierende Material bewegt sich dabei auf einer perforierten Trennfläche (Siebboden), dessen Öffnungsgrößen der gewünschten Trennkorngröße entsprechen. Während des Siebvorgangs gelangt das feinkörnige Material (Feingut) durch die Öffnungen in den Siebdurchlauf, während grobe Partikel (Grobgut) als Siebüberlauf auf der Siebfläche verbleiben. Beide Fraktionen weisen jeweils eine bestimmte Korngrößenverteilung auf. Bei der Siebung treten oftmals zusätzliche Sortiereffekte auf. Beispielsweise befinden sich spröde Materialien nach der Zerkleinerung vorwiegend im Feingut, während elastische oder stabile Materialien oft weniger stark zerkleinert werden und somit im Grobgut verbleiben. In der Klassierung kommt es dann zur Auftrennung dieser beiden Fraktionen.

Sortierung

Ziel der Sortierung ist die Trennung unterschiedlicher Materialfraktionen nach physikalischen oder chemischen Eigenschaften. Je nach Material kommen dabei unterschiedliche Verfahren bzw Technologien zum Einsatz.

Magnetabscheidung

Die Magnetabscheidung ist ein weit verbreitetes Verfahren in der Aufbereitung und Sortierung von Abfällen. Dabei werden magnetisierbare Bestandteile aus einem Materialstrom abgetrennt. Ziel des Verfahrens ist es, ferromagnetische Metalle und Legierungen wie Eisen- oder Nickelwerkstoffe zu separieren. Die eingesetzten Magnetscheider nutzen entweder Elektro- oder Permanentmagnete. Der Materialstrom wird dabei über eine bewegte Transportfläche (Förderband) durch Magnetsegmente geleitet, die über oder unter der Fläche positioniert sind. Die Magneten heben die magnetisierbaren Stücke aus dem Materialstrom heraus oder lenken diese ab.

Wirbelstromsortierung

Die Wirbelstromsortierung stellt eine Spezialtechnologie im Bereich der Sortierung dar. Bei diesem Verfahren wird das Prinzip der elektromagnetischen Induktion genutzt, um elektrisch leitende Materialien (nicht-ferromagnetische Metalle) von nicht-leitenden Materialien abzutrennen.

Bei der Wirbelstromsortierung erzeugt ein rotierendes Magnetfeld in den elektrisch leitfähigen Metallteilchen sogenannte Wirbelströme, deren Magnetfelder dem erzeugten Magnetfeld entgegenwirken. Dadurch entsteht eine abstoßende Kraftwirkung, die es S. 202erlaubt, Zielfraktionen effizient aus einem Materialstrom abzutrennen. Das Verfahren der Wirbelstromsortierung eignet sich besonders für die Abtrennung von Aluminiumverpackungen, gewinnt aber zunehmend bei der Sortierung von Elektronikschrott, Müllverbrennungsschlacken oder feinkörnigen Shredderfraktionen an Bedeutung.

Nahinfrarotsortierung (NIR-Sortierung)

Die Nahinfrarot-Sortierung (NIR-Sortierung) ist eine weit verbreitete Technologie zur automatisierten Erkennung und Abtrennung von Kunststoffen aus Abfallströmen anhand ihrer chemischen Zusammensetzung.

Die Funktionsweise der NIR-Sortierung basiert auf dem Prinzip der Nahinfrarot-Spektroskopie, die Materialien anhand ihrer molekularen Struktur analysiert. Das Sortiermaterial wird üblicherweise auf einem Förderband unter einer Nahinfrarotkamera transportiert. Die Kamera sendet Licht im Wellenlängenbereich zwischen 780 und 2500 nm aus. Die Kunststoffoberflächen reflektieren diese Strahlung unterschiedlich, wodurch eine charakteristische spektrale Signatur entsteht. Anhand eines Detektors wird diese spektrale Signatur erfasst und mit hinterlegten Referenzwerten für Zielfraktionen abgeglichen. Wird eine Zielfraktion identifiziert, so wird diese über Druckluftdüsen aktiviert und vom Abfallstrom separiert.

Die Technologie kommt insbesondere in der Sortierung von Leichtverpackungen, beispielsweise zur Abtrennung von Polypropylen(PP)-oder Polyethylenterephthalat(PET)-Verpackungen sowie in der Aufbereitung von Kunststoffen aus Elektro- und Elektronikgeräten zur Identifikation und Aussortierung von Kunststoffen mit recyclingunverträglichen Additiven (zB Flammhemmer in ABS) zum Einsatz.

Reinigung

Die Reinigung stellt einen weiteren Teilprozess in der mechanischen Aufbereitung dar. Durch diesen Prozess werden Störstoffe und Verunreinigungen wie organische Rückstände (Lebensmittelanhaftungen, Ölverunreinigungen, Farb- und Klebstoffreste etc) entfernt. Allgemein wird zwischen einer Trocken- und einer Nassreinigung unterschieden. Bei der Trockenreinigung werden die Materialien durch Siebung oder Wirbelstromscheidung von leichten Verunreinigungen wie beispielsweise Staub gereinigt. Bei der Nassreinigung werden stärker anhaftende Verunreinigungen oder Fremdstoffe, wie beispielsweise Kleber, Fette oder Farbpartikel, in Waschanlagen entfernt.

4.2.3.2. Herstellung der Sekundärrohstoffe

Nach der mechanischen Aufbereitung erfolgt die Umwandlung der aufbereiteten Abfallstoffe in vermarktbare Sekundärrohstoffe, die wiederum in einem Produktionsprozess zur Herstellung neuer Produkte eingesetzt werden können. Im folgenden Kapitel sollen gängige Behandlungsverfahren bzw Zielfraktionen für industrielle Fertigungsverfahren dargestellt werden.

S. 2034.2.3.2.1. Extrusion

Durch die Extrusion können aus aufbereiteten thermoplastischen Kunststoffabfällen (Flakes) Regranulate hergestellt werden. Dabei wird das gereinigte Material in einem Extruder erhitzt und verflüssigt. Während des Transportes durch den Extruder wird der geschmolzene Kunststoff gemischt und homogenisiert, um eine gleichmäßige Konsistenz zu erreichen. Im Anschluss werden Gase oder flüchtige Bestandteile entfernt. Abschließend wird der geschmolzene Kunststoff durch eine Düse in die gewünschte Form gepresst. Die Extrusion ermöglicht die Herstellung von Regranulaten für die kunststoffproduzierende Industrie.

4.2.3.2.2. Schmelzbehandlung

Die Schmelzbehandlung ist ein zentraler Prozess im Recycling von metallischen Werkstoffen wie Aluminium, Kupfer, Nickel, Stahl sowie für Legierungen oder Verbindungen mehrerer metallischer Werkstoffe. Dabei werden die metallischen Abfälle bzw Altschrotte in speziellen Öfen, wie beispielsweise Elektrolichtbogenöfen oder Induktionsöfen, erhitzt, bis diese ihre Schmelztemperatur erreichen und in eine flüssige Phase übertreten. Nach dem Schmelzprozess wird die Altmetallschmelze mittels elektrochemischer Prozesse gereinigt.

4.2.3.2.3. Ausgewählte Zielfraktionen

Regranulate für die Kunststoffproduktion

Regranulate sind kleinteilige Kunststoffkörner, die aus recycelten thermoplastischen Kunststoffabfällen hergestellt und als Rohmaterial in der kunststoffproduzierenden Industrie eingesetzt werden können. Die Klassifizierung der Regranulate erfolgt in der Regel auf Basis des primär vorliegenden Kunststoffwerkstoffes, wie beispielsweise Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere (ABS), Polyethylenterephthalat (PET) oder Polypropylen (PP). Ein ausschlaggebender Faktor in Bezug auf die Qualität von Regranulaten ist der Grad an Verunreinigung. Je geringer die Verunreinigung, desto hochwertiger das Regranulat. Für kontaktsensitive Anwendungen im Lebensmittel- oder Kosmetikbereich sind beispielsweise sehr hohe Reinheitsgrade erforderlich.

Sekundärmetallschmelzen für die Metallindustrie

Sekundärmetallschmelzen sind flüssige Metalle, die in der Metallverarbeitung eine zentrale Rolle einnehmen. Sie werden je nach Zusammensetzung und Verwendungszweck klassifiziert. Für eine hohe Qualität müssen Sekundärmetallschmelzen möglichst homogen sein und über einen hohen Reinheitsgrad verfügen.

S. 204Sekundärfasersuspensionen für die Papierindustrie

Sekundärfasersuspensionen sind zähflüssige Mischungen aus recycelten Altpapierfasern. Diese Fasern sind in der Regel kürzer als frische Holzfasern und verkürzen sich mit jedem Recyclingzyklus weiter. Da dies die Festigkeit des Papiers beeinträchtigt, werden den Sekundärfasersuspensionen bei der Papierherstellung Frischfasern beigemengt, um die entsprechende Qualität zu gewährleisten. Sekundärfasern haben in der Papierindustrie ein breites Anwendungsspektrum und werden beispielsweise für Verpackungsmaterialien wie Wellpappen oder Kartonagen, für Hygieneprodukte wie Taschentücher oder Toilettenpapier oder als Bestandteil von Dämmstoffen eingesetzt.

S. 2054.2.4. Chemisches Recycling

Susanne Gfatter

4.2.4.1. Was ist chemisches Recycling?

Es wurden in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte beim mechanischen Recycling erzielt, doch kann das mechanische Recycling oft aufgrund der mit jedem Recyclingzyklus abnehmenden Qualität der Polymere nicht endlos wiederholt werden. Daher wird es auch in Zukunft immer Alt-Kunststoff-Ströme geben, die nicht mechanisch recycelt werden können.

Beim chemischen Recycling, auch rohstoffliches Recycling genannt, werden Kunststoffabfälle in ihre chemischen Grundbausteine, die Monomere, zerlegt, die wiederum zu neuen Polymeren zusammengebaut werden können. Streng genommen ist daher das chemische Recycling von lösemittelbasierten Verfahren zu unterscheiden, bei denen die Polymerkette intakt bleibt. Im Folgenden wird auf beide Verfahren eingegangen, da sie beide zur Erreichung der Recyclingziele benötigt werden.

4.2.4.2. Technische Begrifflichkeiten und Verfahren

Es gibt mittlerweile zahlreiche Verfahren, die sich je nach Kunststofftyp und Zielprodukt unterscheiden. Und die Technologen entwickeln sich stetig weiter - wobei es neben der Zerlegung in Monomere und dem Erhalt der kompletten Polymerkette jegliche Art von Mischformen gibt, wo beispielsweise nur teilweise Zerlegung stattfindet und als Zielprodukt Oligomere unterschiedlicher Größe entstehen.

4.2.4.2.1. Chemisches oder rohstoffliches Recycling

Beim chemischen Recycling werden die Polymerketten bei hoher Temperatur zerlegt und die entstehenden Bestandteile wieder als Rohstoffe in chemische Prozesse rückgeführt. Diese Monomere können in weiteren Prozessschritten zu hochwertigen Kunststoffen zusammengefügt werden - in einer Qualität, die der von Primärkunststoffen entspricht.

Als mögliche chemische Recyclingtechniken kommen Pyrolyse, Vergasung oder Verflüssigung (zB Verölung oder Solvolyse) in Betracht. Auch zB der Einsatz von Kunststoffabfällen als Reduktionsmittel im Hochofenprozess wird dem rohstofflichen Recycling zugerechnet.

Abhängig vom Verfahren des chemischen Recyclings sind die erzeugten Produkte unterschiedlich. Während die Solvolyse die Polymerketten in Monomere zerlegt, werden bei Verölung und Pyrolyse verschieden zusammengesetzte Kohlenwasserstoffmischungen erzeugt. Vergasungstechnologien hingegen erzeugen ein Synthesegas (Syngas), welches über mehrere darauffolgende Schritte (zB Fischer-Tropsch-Synthese) wiederum zu Kohlenwasserstoffen umgesetzt wird und so ebenfalls als Grundstoff für die Industrie dienen kann.

S. 2064.2.4.2.2. Lösemittelbasierte Recyclingverfahren

Diese Verfahren gehören zur Kategorie des dissolutiven oder selektiven Recyclings. Dabei werden Kunststoffe mit spezifischen Lösemittelgemischen in Lösung gebracht, um sie von ihren Zusatzstoffen, wie Additiven, Farben oder anderen Kunststoffen, abzutrennen. So bleibt die Polymerstruktur der Kunststoffe erhalten, und der hochreine Kunststoff kann weiterverwendet werden.

Als Beispiel sei hier die PolyStyreneLoop-Anlage zu nennen, mit der stark verschmutzte und Schadstoffe, wie Flammhemmer, enthaltendes Alt-Polystyrol, vornehmlich aus dem Abbruchbereich, aufgereinigt werden kann. Die Demonstrationsanlage PolyStyreneLoop in Holland erhält auch Material aus Österreich.

4.2.4.3. Anlagen in Österreich

4.2.4.3.1. ReOil®-Anlage

Beim ReOil® Verfahren handelt es sich um ein Pyrolyse-Verfahren: schwer verwertbare Kunststoffe, die sich nicht für das mechanische Recyceln eignen, werden über mehrere Prozessschritte bei 400 °C zu Pyrolyseöl. Das gewonnene Pyrolyseöl kann direkt in bestehende petrochemische Prozesse eingespeist werden und dient als Rohstoff für neue Basischemikalien, wie Ethylen oder Propylen. Diese werden weiter zu Polymeren (Polyethylen, Polypropylen) verarbeitet.

Die innovative ReOil-Anlage der OMV in Schwechat kann jährlich bis zu 16.000 Tonnen gemischte Kunststoffabfälle, wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) verwerten.

4.2.4.3.2. SynCycle-Anlage

SynCycle verfolgt das Ziel, aus nicht verwertbaren Stoffströmen, die beim mechanischen Recycling anfallen, Vorkonzentrate zu gewinnen. Diese können anschließend als Rohstoff für neue Kunststoffe oder chemische Produkte verwendet werden. Als Input dienen gemischte Kunststoffabfälle, insbesondere Polyolefine.

Die Kerntechnologie von SynCycle ist der sogenannte T:Cracker, ein thermochemischer Reaktor, der Kunststoffabfälle in Pyrolyseöl umwandelt.

4.2.4.4. Bedeutung und Nutzen

Beim chemischen und lösemittelbasierten Recycling kommt eine Vielzahl an unterschiedlichen Eingangsmaterialien zum Einsatz. Die Verfahren sind in der Lage, kontaminierte und/oder gemischte Kunststoffabfälle zu verarbeiten, die sonst in der Verbrennung oder auf der Deponie landen würden. Die dabei entstehenden Rohstoffe können zur Herstellung von neuwertigen Kunststoffen für hochwertige Anwendungen (zB Lebensmittelkontaktmaterialien) eingesetzt werden.

S. 207Ein weiterer Vorteil ist, dass bei diesen Verfahren (anders als bei mechanischen Verfahren) organische Schadstoffe (wie zB Lebensmittelreste) zerstört werden. Weiters werden beim chemischen bzw lösemittelbasierten Recycling anorganische Zusatzstoffe wie Füll- und Farbstoffe sowie andere Additive (zB Weichmacher), die je nach Konzentration die Qualität des Rezyklats beeinflussen und daher dessen Verwendbarkeit einschränken, entfernt - was das mechanische Recycling nicht leisten kann.

4.2.4.4.1. Komplettierung der Recyclingtechnologien

Chemisches und lösemittelbasiertes Recycling ergänzen die Kunststoff-Recyclingoptionen, indem sie Kunststoffabfallströme verarbeiten, die für mechanisches Recycling nicht geeignet sind. In einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft werden alle Recyclingtechnologien benötigt, um hohe Recyclingziele zu erreichen. Auch in Fällen, in denen der Kunststoffabfall eine Mischung aus verschiedenen Kunststoffen enthält und/oder verunreinigt ist, ist chemisches und lösemittelbasiertes Recycling die Technologie der Wahl.

4.2.4.4.2. Erreichen der Recyclingziele

Die fristgerechte Umsetzung der hohen EU-Recyclingziele stellt für den Kunststoffverpackungssektor eine besondere Herausforderung dar. Diese ambitionierten Ziele sehen bis 2025 eine Recyclingquote für Kunststoffverpackungen von 50 % vor, die bis 2030 auf 55 % steigen soll. Zudem sollen Rezyklateinsatzquoten von mindestens 30 % Rezyklatanteil in Kunststoffverpackungen erreicht werden. Mit der Ergänzung chemischer und lösemittelbasierter Recyclingtechnologien sind diese Ziele schaffbar.

Zudem müssen bis 2029 90 % der Einweg-Getränkebehälter aus Kunststoff bis zu drei Litern getrennt gesammelt und somit auch recycelt werden.

In Anbetracht der aktuellen österreichischen Kunststoffverpackungsrecyclingquote, welche sich auf 25 % beläuft, wird die vorgegebene Steigerung vielfältiger Maßnahmen bedürfen, die auf den verschiedensten Ebenen ansetzen.

4.2.4.4.3. Breiter Einsatz

Chemisches und lösemittelbasiertes Recycling erzeugt Sekundärrohstoffe, die zur Herstellung von Kunststoffen verwendet werden, die meist die gleiche Qualität aufweisen wie die aus neuem Ausgangsmaterial hergestellten Kunststoffe. Dieser recycelte Kunststoff kann daher in hochwertigen Anwendungen wie Lebensmittelverpackungen, Kühlschrankteilen und in Teilen für den Automobilsektor verwendet werden, die teilweise Rezyklaten aus dem mechanischen Recycling verwehrt sind.

4.2.4.5. Ökobilanz (LCA)

Ökobilanzen, die das chemische Recycling mit der thermischen Verwertung vergleichen, zeigen positive Ergebnisse für das chemische Recycling, da es weniger Kohlenstoff S. 208emittiert. Chemisches Recycling kann die mit der Verbrennung und der konventionellen Produktion von Ausgangsmaterialien verbundenen Emissionen eliminieren.

Die ReOil®-Anlage besitzt eine ISCC PLUS Nachhaltigkeitszertifizierung, die im Bereich recycelter und biobasierter Materialien anerkannt wird. Sie ermöglicht die Rückverfolgbarkeit entlang der Lieferkette und bestätigt, dass Unternehmen Umwelt- und Sozialstandards einhalten. Konformität mit der Zertifizierung bedeutet, dass für jede Tonne zirkulären Rohstoffs, die der ReOil®-Anlage anstelle fossiler Rohstoffe zugeführt wird, ein bestimmter Anteil des produzierten Materials als zirkulär klassifiziert werden kann. Dieser Massenbilanzansatz ermöglicht die bilanzielle Zuordnung und Dokumentation des Rezyklat-Anteils in chemisch recycelten Kunststoffen. Auf europäischer Ebene wird aktuell mit ambitionierten Recyclingzielen für Einweg-Getränkeflaschen ein Grundstein für transparente und faire Massenbilanzverfahren gelegt.

Für PolyStyreneLoop wurde vom TÜV Rheinland eine Lebenszyklusanalyse (LCA) durchgeführt, um zu bewerten, wie PolyStyreneLoop im Vergleich zur Verbrennung abschneidet. Die Studie ergab, dass sich der CO₂-Fußabdruck bei der Wahl von PolyStyreneLoop fast halbiert. Pro Tonne PS-Schaumstoff, der mit PolyStyreneLoop behandelt wird, werden umgerechnet 3 Tonnen CO₂ eingespart.

4.2.4.6. Herausforderungen

Regulatorisch gibt es nach wie vor Hürden, da das chemische Recycling in der EU-Gesetzgebung und auch in den Mitgliedstaaten nicht überall als gleichwertig zum mechanischen Recycling anerkannt wird.

Die Pyrolyse wird in der Regel bei hohen Temperaturen durchgeführt und ist dadurch teilweise energieintensiver als mechanisches Recycling. Durch den Einsatz spezifischer Katalysatoren kann der Energieverbrauch reduziert werden.

4.2.4.7. Marktentwicklung

Laut der Unternehmensberatung Roland Berger könnte die globale Kapazität für chemisches Recycling, insbesondere die Pyrolyse-Verfahren, bis 2030 auf 9,9 Mio Tonnen steigen - ein jährliches Wachstum von über 35 %. Besonders in Europa wird ein starkes Wachstum erwartet, auch wegen der neuen EU-Verpackungsverordnung, die Rezyklateinsatzquoten vorschreibt.