Kreislaufwirtschaft

Zum Auftakt unserer Artikelserie über die nachhaltige Umgestaltung der chemischen Industrie haben wir unser Augenmerk zunächst auf biobasierte Rohstoffe, Biogasanlagen sowie Bioraffinerien gerichtet, und anschließend einen Blick auf die Wasserstoffwirtschaft geworfen. Innovative Bereiche, die sich aktuell stark im Aufbau befinden. Als nächstes Handlungsfeld konzentrieren wir uns auf die Kreislaufwirtschaft. Hier schauen wir auf den Status quo, betrachten bereits realisierte und in Planung befindliche Projekte, stellen Initiativen vor und blicken in die Zukunft, welche Ansätze für eine zirkuläre Wirtschaft wichtig sind und wo es Probleme gibt.

Die Kreislaufwirtschaft begleitet uns momentan tagtäglich auch als TV-Spot. Die Schwarz Gruppe (Lidl) bewirbt die sogenannte „Kreislaufflasche“ mit Günther Jauch im Fernsehen und erhält damit große Aufmerksamkeit. Zu dieser Flasche als einem Beispiel der zirkulären Wirtschaft später mehr. Was genau wird unter Kreislaufwirtschaft verstanden und wo liegen aktuell die Probleme?

Deutschland gilt als eine Nation der Mülltrennung. Das sind gute Grundvoraussetzungen für eine zirkuläre Wirtschaft, von der wir jedoch noch weit entfernt sind. Andere Länder wie beispielsweise die Niederlande entwickeln echte Kreislaufstrategien und eilen uns voraus.

Circular material use rate (%) in 2021

Auch die EU setzt im Rahmen des sogenannten Green Deals auf die Kreislaufwirtschaft („Circular Economy Action Plan“). Ziel ist es, Verfahren und Prozesse so zu entwickeln, dass von vornherein so gut wie kein Abfall erzeugt wird. In Deutschland gibt es schon seit 1996 ein Kreislaufwirtschaftsgesetz. Der deutsche Begriff der Kreislaufwirtschaft beschreibt jedoch häufig nur das Trennen und Recycling von Abfall, während die englische Übersetzung, Circular Economy, mehr als nur die Abfallwirtschaft umfasst. Eine nachhaltige Circular Economy beschreibt einen Wertstoffkreislauf, der bereits beim Design von Produkten startet. Abfall wird hier nicht nur als Müll, sondern vielmehr als Ansammlung von Wertstoffen gesehen, die wieder in den Kreislauf gelangen sollen.

Die Kreislaufwirtschaft ist ein nachhaltiges Gegenmodell zur aktuell vorherrschenden Linearwirtschaft, bei der noch immer ein Großteil der verwendeten Rohstoffe nach Nutzungsdauer der Produkte deponiert oder verbrannt und somit dem Wertstoffkreislauf entzogen wird.Die Abkehr von einer rein linearen Wirtschaftsweise mit den Schritten Explorieren, Produzieren, Konsumieren und Entsorgen stellt einen Paradigmenwechsel dar.

Linear economy

Die zirkuläre Wirtschaft will das lineare Modell überwinden und begrenzt die im Umlauf befindlichen Ressourcen. Damit bremst sie das übliche Geschäftsmodell aus, das auf einen stetig wachsenden Absatz von physischen Produkten setzt. Das Ziel der zirkulären Wirtschaft ist eine Erhöhung der Ressourceneffizienz entlang der gesamten Wertschöpfungskette, immer unter der Berücksichtigung, dass die Ressourcen unseres Planeten endlich sind. Der hohe Ressourcenverbrauch und der Klimawandel erfordern ein Umdenken von Wirtschaft und Gesellschaft. Die Kreislaufwirtschaft ist ein wichtiger Bestandteil auf dem Weg zur Klimaneutralität, da das vorrangige Ziel darin besteht, das Wirtschaftswachstum vom Verbrauch von Ressourcen zu entkoppeln. Sie funktioniert nach dem Prinzip „produzieren, nutzen, recyclen“ und kennt mehrere Strategien der sogenannten (Wieder-) Nutzbarmachung: Wiederverwenden („Reuse“), Reparieren („Repair“) oder Wiederaufbereiten („Remanufacture“).

Circular economy

Der Organisation Circle Economy zufolge werden aktuell nur sieben Prozent der Ressourcen in der globalen Wirtschaft wiederverwendet. 2018, im Jahr des ersten Circularity Gap Reports, lag dieser Wert noch bei mehr als neun Prozent. Die Kreislauffähigkeit der Weltwirtschaft nimmt aktuell weiter ab. Hingegen steigt die allgemeine Rate der globalen Materialentnahme. Hinzu kommt, dass immer mehr Materialien in Lagerbestände wie Straßen, Häuser und langlebige Güter fließen und weniger Materialien wieder in den Wirtschaftskreislauf zurückgeführt werden können. Eine Wirtschaft, die sich jedoch allein auf den Kreislauf konzentriert, kann nicht mit dem in ungeahnte Höhen steigenden Verbrauch an Neumaterialien Schritt halten.

Es ist offensichtlich, dass Recycling allein nicht ausreicht, um diese Herausforderung zu bewältigen. In Deutschland könnte die Kreislaufwirtschaft der Boston Consulting Group zufolge bis 2030 ein Marktvolumen von bis zu 200 Milliarden Euro erreichen. Für Europa rechnet man sogar mit einem Marktvolumen von 800 Milliarden Euro. Schätzungen von McKinsey sehen den Markt mit 1.800 Milliarden Euro noch deutlich größer. Es stellt sich nun die Frage, warum dieses enorme Potential nicht genutzt wird. Die Antwort ist neben diversen Hürden, die sich der Kreislaufwirtschaft in den Weg stellen, leider recht simpel. Nachhaltige Rohstoffe sind nicht rentabel genug. Bisher war es effizienter und preiswerter, Rohstoffe aus der Erde zu fördern, als zu recyclen und wiederzugewinnen. Die Kreislaufwirtschaft ist bisher nicht wirtschaftlich gewesen.

Welchen weiteren Hürden muss sich die zirkuläre Wirtschaft stellen?

  1. Während die Kreislaufwirtschaft auf langfristige Zeitperspektiven ausgerichtet ist, agieren Unternehmen in deutlich kürzeren Zeitabständen von Quartal zu Quartal.
  2. Externe Faktoren:
    Mangelnde Kooperationsbereitschaft von vor- und nachgelagerten Stufen in der Lieferkette.
    Kooperationen werden bspw. durch den Gesetzgeber über das Kartellrecht verhindert.
    Gesetze schränken die Entfaltung der Kreislaufwirtschaft auf vielen Ebenen ein, beispielsweise den Transport von Abfällen innerhalb der EU.
  3. Herrschende Billigkultur des Konsums (Black Friday etc.):
    Die Kosten für die Umwelt spiegeln sich nicht in den Produkten wider.
    Produkte aus der linearen Wirtschaft sind günstiger als die aus der zirkulären Wirtschaft.

Trotz der vielen Hindernisse, denen sich die Kreislaufwirtschaft entgegenstellen muss, ändert sich zunehmend das Bewusstsein in der Industrie, denn Verfügbarkeit und Zugang zu Ressourcen werden zu einem der größten Geschäftsrisiken für die Industrie und für den Standort Deutschland beziehungsweise Europa. Die Rohstoffsicherung ist zu einer der wichtigsten Voraussetzungen geworden, damit die Energiewende gelingt und der Weg in die Klimaneutralität erfolgreich beschritten wird.

Eine zirkuläre Wirtschaft schafft den erforderlichen Zugang zu wichtigen Materialien und Ressourcen, die sich bereits im Land befinden. Der Boston Consulting Group zufolge sind bis 2040 Investitionen in Höhe von 50 bis 60 Milliarden Euro erforderlich, um eine 75-prozentige Wiederverwertung bzw. Kreislaufwirtschaft bei vielen Materialien in Deutschland zu erreichen. Von diesem Ziel ist man aktuell noch weit entfernt. Dank dem Recyceln von Pfandflaschen und Altpapier liegt die Quote immerhin noch bei rund 12 Prozent. Obwohl Deutschland Weltmeister im Recycling ist und eine der besten abfallwirtschaftlichen Infrastrukturen aufgebaut hat, hinkt man in der Kreislaufwirtschaft hinterher. 

Circular economy in the Chemical industry

Die Chemieindustrie hat die zirkuläre Wirtschaft längst als Chance erkannt. Eine Möglichkeit, den CO2-Fußabdruck erheblich zu reduzieren, besteht darin, den Kohlenstoff nicht mehr aus fossilen Rohstoffen, sondern aus Altkunststoffen und recycelten Materialien, Pflanzen oder Kohlendioxid zu gewinnen. Die gegenwärtige Aufstellung der chemischen Industrie beruht noch stark auf fossilen Ressourcen. Die Chemieindustrie wird die Kreislaufwirtschaft durch innovative Prozesse, wie das chemische Recycling, jedoch beschleunigen können. Das chemische Recycling stellt einen wichtigen Ansatz zur Förderung der Ressourceneffizienz und Emissionsvermeidung dar. In diesem Verfahren werden z. B. Kunststoffabfälle in ihre chemischen Grundstoffe zerlegt, die bei der Herstellung neuer Produkte als Rohstoff verwendet werden können.

Die europäischen Kunststoffhersteller planen bis 2025 2,6 Milliarden Euro und bis 2030 7,2 Milliarden Euro in das chemische Recycling zu investieren. Die Produktion wird voraussichtlich von 1,2 Millionen Tonnen (2025) auf 3,4 Millionen Tonnen (2030) recycelter Kunststoffe ansteigen. Diese Investition unterstützt das Ziel der Circular Plastics Alliance (CPA) bis 2025 10 Millionen Tonnen recycelter Kunststoffe für neue Produkte auf den europäischen Markt zu bringen. Die Mitgliedsunternehmen des europäischen Verbands der Kunststofferzeuger planen 44 chemische Recyclingprojekte in 13 verschiedenen europäischen Ländern.

Planned recycled plastics production via chemical recycling in Europe

Werfen wir nun einen Blick auf ausgewählte Unternehmen der deutschen Chemieindustrie. Welche Aussagen (verkürzt dargestellt) werden hinsichtlich der Kreislaufwirtschaft gemacht:

Nachfolgend sind einige Beispiele aus der Chemieindustrie aufgeführt, die sich mit kreislauffähigen Produkten auseinandersetzen. Daneben gibt es eine Vielzahl weiterer interessanter Ansätze.

PET-Flasche (LIDL): In Deutschland hat LIDL eine umfassende Kampagne „Aus Liebe zur Natur“ gestartet, um die ökologischen Vorteile der Kreislaufflasche zu bewerben, die zu 100 Prozent aus recyceltem PET-Kunststoff hergestellt wird. Eine neue Ökobilanz, die vom Institut für Energie- und Umweltforschung (Ifeu) erstellt wurde, zeigt, dass die Kreislaufflasche im Vergleich zu den marktüblichen Mehrwegflaschen eine der ökologischsten Flaschen ist. Das Recycling-Material kann auch für andere Zwecke, einschließlich der Herstellung von Textilien, verwendet werden. www.diekreislaufflasche.de

Matratzen (BASF, Covestro, DOW, Evonik, etc.): Unternehmen aus der chemischen Industrie und Forschungsinstitute arbeiten daran, einen geschlossenen Produktkreislauf für Matratzen zu etablieren. In Europa fallen jährlich ca. 30 Millionen Matratzen an. Aktuell gehen von den ca. 450.000 Tonnen Altmatratzen pro Jahr 40 Prozent in die Verbrennung und 60 Prozent auf die Deponie. Etwa ein Drittel der weltweiten Produktion von Polyurethanen (PU) wird für die Herstellung von Weichschaumstoffen für Produkte wie Matratzen, Kissen und Sitzpolster in der Automobil- und Luftfahrtindustrie eingesetzt. Polyurethane sind chemische Kondensationsprodukte aus Isocyanaten und Polyolen. Um PU-Schaumstoffe zu recyceln, wurde im Rahmen des europäischen Forschungsprojekts URBANREC ein chemischer Solvolyseprozess entwickelt. Aktuell haben Chemieunternehmen Pilotanlagen gestartet und arbeiten mit anderen Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette zusammen. Auf dem Weg zu einem geschlossenen Kreislauf ist die systematische Sammlung und Rückführung von Altmatratzen ein wichtiger Baustein, der bereits mit dem Produktdesign von Matratzen beginnt. Um diese Rückführung zu vereinfachen, hat NEVEON mit REMATTRESS einen Piloten zur Matratzenrücknahme in Berlin gestartet.

Pyrolyse-Öl (BASF): Weltweit fallen jährlich etwa 250 Millionen Tonnen Plastikmüll an. Nur 20 Prozent werden recycelt und somit im Stoffkreislauf gehalten. Um eine Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe aufzubauen, hat die BASF das ChemCycling®-Projekt ins Leben gerufen. Gemeinsam mit anderen Partnern arbeitet man an der Verbesserung der Pyrolysetechnologie im Bereich des chemischen Recyclings. Diese Technologie ermöglicht die Gewinnung von Pyrolyseöl aus Kunststoffabfällen oder Altreifen als Sekundärrohstoff. Dieses Öl wird am Anfang der Wertschöpfungskette in die Verbundproduktion der BASF eingespeist, um somit fossile Ressourcen einzusparen. Das Cleantech-Unternehmen Pyrum will in den nächsten fünf Jahren 50 Reifen-Pyrolyse-Reaktoren bauen, um aus Altreifen Pyrolyse-Öl herzustellen. Eine erste Anlage läuft bereits seit 2020. Hier werden täglich 3.000 Altreifen verarbeitet. Pro Jahr fallen mehr als 600.000 Tonnen Altreifen in Deutschland an. Das Volumen schätzt das Unternehmen weltweit auf 39 Milliarden Euro. Mercedes-Benz will den Anteil an recycelten Materialien für seine Pkw-Flotte bis 2030 auf rund 40 Prozent erhöhen. Im Bereich Altreifen kooperiert das Unternehmen mit Pyrum. BASF hat sich an Pyrum finanziell beteiligt und will 100.000 Tonnen Pyrolyse-Öl pro Jahr abnehmen.

Batterien-Materialien (BASF): Am Standort Schwarzheide wird aktuell eine Anlage für das Recycling von schwarzer Masse aus Batterien in großtechnischem Maßstab errichtet. Jährlich sollen rund 15.000 Tonnen Elektroauto-(EV)-Batterien und -Materialien verarbeitet werden. Was versteht man unter schwarzer Masse? Schwarzmasse ist das, was übrigbleibt, wenn eine Batterie für das Recycling behandelt wurde. Batterien bestehen aus Metallen wie Lithium, Mangan, Cobalt und Nickel. Wenn die Batterie ihr Lebensende erreicht hat, wird sie gesammelt, zerlegt und geschreddert. Das geschredderte Material wird behandelt, um Schwarzmasse zu produzieren, die eine Menge dieser Metalle enthält. Diese kritischen Materialien können aus der Schwarzmasse extrahiert und bei der Herstellung neuer Batterien oder neuer Produkte und / oder Anwendungen wiedergenutzt werden. Mit dem Batterierecycling will die BASF den Kreislauf von Altbatterien hin zu Kathodenmaterialien für neue Batterien mit einem geringeren CO2-Fußabdruck schließen. Hierbei arbeitet die BASF mit dem Unternehmen Tenova Advanced Technologies zusammen, das auf nachhaltige Lösungen für den grünen Wandel in der Metallindustrie spezialisiert ist. Der zukünftige Markt für das Batterierecycling ist gigantisch.

In nur acht Jahren soll sich die weltweite Nachfrage nach EV-Batterien von 340 GWh (2022) auf 3.500 GWh (2030) verzehnfacht haben. Sowohl die Batteriehersteller selbst als auch die auf Rohstoffgewinnung und Recycling spezialisierten Unternehmen investieren zunehmend in das Recycling von EV-Batterien. Die meisten Recycling- und Produktionsanlagen in Europa befinden sich aktuell in der Projekt- und Bauphase. Die in der EU geschätzten 2,5 Megatonnen neuer Batterien bis 2030 erfordern eine wachsende Zahl von Recyclinganlagen. Bis 2030 könnte die jährliche Recyclingkapazität mehr als 1.100 GWh erreichen, wenn alle europäischen Recyclinganlagen an den Start gehen. Deutschland nimmt hier aktuell eine Vorreiterrolle in Europa ein.

Dies sind nur vier Beispiele, die jedoch zeigen, wie erste Ansätze einer Kreislauffähigkeit von Produkten in Zukunft aussehen könnten. Die Liste an möglichen zirkulären Produkten lässt sich fast beliebig fortführen: Windkraftanlagen, Photovoltaik-Module, das Phosphorrecycling in Kläranlagen, aber auch Textilien und andere Verbrauchsgüter.

Werfen wir nun noch kurz einen Blick auf ausgewählte Initiativen im Bereich der Kreislaufwirtschaft:

Welche Ansätze und Forderungen aus der chemischen Industrie gibt es für eine zukünftige Kreislaufwirtschaft?

Hierzu hat die Nachhaltigkeitsinitiative Chemie³ den Leitfaden „Einstieg in die Kreislauflaufwirtschaft in der chemischen Industrie“ erstellt. Mehr als 30 Unternehmen aus der deutschen Chemieindustrie haben an diesem Leitfaden mitgewirkt. Er soll den Unternehmen der chemisch-pharmazeutischen Industrie als praktische Anleitung zur Umstellung auf eine zirkuläre Wirtschaftsweise dienen. Enthalten sind unternehmerische Lösungsansätze und Fallbeispiele, die einen praktischen Nutzen bieten. Der Leitfaden zielt darauf ab, mittelständische Unternehmen zu motivieren, die Chancen der zirkulären Wirtschaft zu nutzen und Einstiegshürden durch pragmatische Ansätze und Lösungsvorschläge abzubauen.

Nachfolgend sind die Kernaussagen, die für eine zukünftige zirkuläre Wirtschaft relevant sind, aufgeführt:

SVP-Research

Die Kreislaufwirtschaft ist alternativlos

Die lineare Wirtschaft hat ausgedient, weil wir uns diese Art des Wirtschaftens zukünftig nicht mehr leisten können. Um Ressourcen zu sparen, ist die zirkuläre Wirtschaft alternativlos. Hierbei müssen alle Teilnehmer in der Lieferkette mit ins Boot geholt werden, vom Hersteller über den Distributor über den Kunden bis hin zum Entsorger und Verwerter der gebrauchten Produkte. Kurzlebige Produkte haben ausgedient. Die Kreislaufwirtschaft setzt Produkte voraus, die langlebig und leicht recycelbar sind. Eingesetzte Rohstoffe bleiben lange im Kreislauf, dienen nach Gebrauch als neue Rohstoffe und werden nicht zu Abfall. Hierfür sind zum Teil neue Materialkreisläufe und neue Geschäftsmodelle notwendig.

Wie müssen die Produkte der Zukunft aussehen? Dem Produktdesign kommt in der Kreislaufwirtschaft eine entscheidende Rolle zu. In der Designphase werden mehr als 80 Prozent des Umwelteinflusses von Produkten definiert. Die Produkte und deren Komponenten bzw. Materialien müssen für eine zirkuläre Produktgestaltung wiederverwendbar und vor allem wiederverwertbar sein. Komplexe Produkte sollten bereits am Anfang auf diese Kriterien geprüft und entwickelt werden. Die gängigen Produktionsprinzipien müssen zukünftig um das Prinzip des „Design for R“ ergänzt werden. Dabei steht „R“ für Reuse, Repair, Remanufacture, Recycle. Die maximale Wiederverwertung von Produkten steht zukünftig im Vordergrund.

Der Chemieindustrie kommt hier eine entscheidende Schlüsselrolle zu, mit ihren bewährten Verfahren wie der Solvo- und Chemolyse, zukünftigen neuartigen Verfahren, neuen Materialkreisläufen oder ganz neuen Geschäftsmodellen. Die Chemieunternehmen testen bereits neue Modelle für das „Leasing“ von Chemikalien, fortschrittliche Recyclingtechnologien und die Umwandlung von festen Abfällen in Wasserstoff. Das zeigt, dass das Innovationstempo deutlich anzieht. Um jedoch zu beweisen, dass diese Pilotprojekte in großem Maßstab wirtschaftlich tragfähig sind, sind erhebliche langfristige Investitionen in Forschung und Entwicklung, den Ausbau der Infrastruktur und die Zusammenarbeit mit neuen vor- und nachgelagerten Akteuren erforderlich. Die Industrie steht bei der Etablierung einer Recycling-Wirtschaft, um das Ziel der Kreislaufwirtschaft zu erreichen, noch ganz am Anfang.

Auf dem Weg zu einer klimaneutralen Industrie ist die zirkuläre Wirtschaft jedoch die einzige Alternative und stellt das größte Transformationsprojekt der Gesellschaft dar. SVP geht davon aus, dass sich das Innovationstempo weiter beschleunigen wird und wir in nächster Zeit mehr und mehr neue Ansätze und Produktbeispiele einer Kreislaufwirtschaft sehen werden.

Fields of action Circular Economy

Im nächsten Beitrag wird mein Kollege, Dr. Ronald Hinz, sich des Themas Carbon Capture annehmen und insbesondere auf die bereits umgesetzten und anstehenden Projekte eingehen. Welche Potentiale und Chancen ergeben sich in diesem Bereich für die chemische Industrie und welche Hürden gibt es aktuell?

Dr. Volkhard Franke, Market Intelligence Senior Expert

Quellen:








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KI im Energiesektor wird vor allem durch die weltweit steigende Energienachfrage vorangetrieben. KI hat die Fähigkeit, eine Reihe von energiebezogenen Prozessen zu automatisieren und zu optimieren.

3. SVP MARKET INTELLIGENCE-KAMINGESPRÄCH

Wir laden Sie herzlich zu unserem 3. SVP Market Intelligence-Kamingespräch am 13. Juni 2024 nach Heidelberg ein. In vertrauensvoller, entspannter Atmosphäre wollen wir Market Intelligence-Experten zusammenbringen.

Business und Market Intelligence-Tools unter Beobachtung – Teil 2

Business Intelligence und Market- & Competitive Intelligence mögen ähnlich klingen, dabei handelt es sich jedoch um zwei verschiedene Ansätze im Unternehmen, wichtige Informationen zu erhalten und Entscheidungen zu treffen.