Die Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft hat sich mittlerweile als erklärtes Ziel vieler Unternehmen etabliert. Der Begriff Kreislaufwirtschaft umfasst dabei weit mehr als nur Mülltrennung und den grünen Punkt. Es geht vielmehr darum, den gesamten Lebenszyklus von Produkten und Rohstoffen zu verlängern und im Kreislauf zu halten. Zahlreiche Umweltfaktoren sorgen für verschiedenste Problemstellungen: Zum einen schreitet die Erderwärmung in großen Schritten voran. Gleichzeitig werden Ressourcen knapp, während einige Teile der Welt unter Müllbergen versinken und sich riesige Plastikstrudel in den Ozeanen bilden. Die Gewinnung von Rohstoffen wie Bauholz, Erdöl oder Metallen geht zudem meist mit negativen Umweltauswirkungen einher – von der Abholzung von Wäldern bis hin zur Verunreinigung des Grundwassers.

Cradle-to-Cradle: Wirtschaftsform mit Zukunft

Um Herausforderungen wie das hohe Abfallaufkommen oder den enormen Ressourcenverbrauch bewältigen zu können, spielt die Etablierung einer nachhaltigen Wirtschaftsform eine elementare Rolle: Bei der Kreislaufwirtschaft geht es darum, bestehende Materialien und Produkte so lange wie möglich in einem Kreislauf zu halten – sie also wiederzuverwenden, zu reparieren und zu recyceln. Auf diese Weise wird der Lebenszyklus der Produkte verlängert, Abfälle werden auf ein Minimum reduziert. Nachdem ein Produkt das Ende seiner Lebensdauer erreicht hat, verbleiben die Ressourcen und Materialien so weit wie möglich im Kreislauf. Dieses Prinzip wird als „Cradle-to-Cradle“ bezeichnet, was so viel bedeutet wie „von der Wiege bis zur Wiege“. Es stellt somit das nachhaltige Gegenmodell zur Linearwirtschaft dar, die unter dem Grundsatz „Cradle-to-Grave“ – also „von der Wiege bis ins Grab“ – steht und auch als Wegwerfwirtschaft bezeichnet wird. Es handelt sich um einen geradlinigen Prozess von der Konstruktion über die Produktion, bis das Produkt beim Kunden ge- bzw. verbraucht wird und abschließend als Abfall auf Deponien oder in Verbrennungsanlagen landet. Die Kreislaufwirtschaft ist wesentlich komplexer. Die 3R´s verdeutlichen jedoch die einfachen Leitlinien:

• Reduce (Reduzieren): Hierzu zählt der bewusste und reduzierte Konsum von Gütern. Nicht zwingend erforderliche Verpackungen werden vermieden. Ein ressourcenschonender Herstellungsprozess steht im Vordergrund, bei dem auf Primärrohstoffe nach Möglichkeit verzichtet wird.
• Reuse (Wiederverwenden): Durch Wiederverwendung von Produkten und Materialien wird der Lebenszyklus von Produkten verlängert. Gleichzeitig wird der Bedarf an Neuproduktion verringert. Gebrauchte aber intakte Produkte sollten durch Zweitnutzung im Kreislauf gehalten werden, beispielsweise durch den Verkauf in Secondhand-Shops. Nachhaltige Mehrwegalternativen wie To-Go-Becher oder Gemüsenetze sollten gefördert werden. Eine Reparierfähigkeit von Gütern sorgt dafür, dass diese länger im Kreislauf bleiben.
• Recycle (Recyceln): Bereits verwendete und verarbeitete Ressourcen werden zurück in den Kreislauf geholt und aufbereitet, sodass diese als Rohstoffe erneut zur Verfügung stehen. Die Abhängigkeit von endlichen Ressourcen wird reduziert. Lässt sich ein Produkt nicht oder nur durch ein sehr kompliziertes Verfahren recyceln, sollte es als letzte Option noch zur Energiegewinnung genutzt werden.

Das richtige Mindset macht den Anfang

Das Umweltbewusstsein hat in den letzten Jahren zwar immer weiter zugenommen, allerdings spielt das Konzept Kreislaufwirtschaft in der strategischen Planung oft noch eine untergeordnete Rolle. Kurzfristige wirtschaftliche Interessen überwiegen meist noch oder es gibt Vorbehalte hinsichtlich der finanziellen Umsetzbarkeit. Zudem stehen viele Entscheider vor der Frage, wie man das Thema Kreislaufwirtschaft grundsätzlich angeht. Viele Faktoren und Rahmenbedingungen gilt es einzubeziehen; bisherige Denkmuster müssen hinterfragt werden.

Die Einführung neuer nachhaltiger Geschäftsmodelle, wie beispielsweise Pay-per-use oder Product-as-a-Service können die Abkehr vom linearen Wirtschaftssystem beschleunigen. Hierbei werden Produkte nach Bedarf wiederverwendet oder vom Anbieter instandgesetzt, sollte es zu einem Defekt kommen. Um zur Kreislaufwirtschaft beizutragen, spielt die Unternehmensgröße keine Rolle. KMUs oder Start-ups beispielsweise haben den Vorteil einer agilen Unternehmensstruktur, kurzer Entscheidungswege und sie sind regional verankert. Bei größeren Konzernen sind finanzielle und technische Mittel sowie Know-how vorhanden, um Transformationsschritte effizient umzusetzen. Unabhängig von der Unternehmensgröße ist allerdings ein Investment in Form von Arbeitskräften, finanziellen Mitteln sowie technischer Ausstattung notwendig.

Die ersten Überlegungen in Richtung Kreislaufwirtschaft können vielfältig sein: Welches Produktdesign und welche Materialien sind nachhaltig? Welche Rohstoffe haben eine gute CO2-Bilanz? Wie lässt sich der Wasserverbrauch minimieren? Mit welchen Fertigungs- und Lieferstrategien ist eine in sich geschlossene Kreislaufwirtschaft möglich? Digitale Lösungen helfen bei der passenden Konzepterstellung.

Die Designphase ist ausschlaggebend

In den früheren Entwicklungsabschnitten ist noch der größte Einfluss auf das spätere Produkt möglich. Entscheidungen an dieser Stelle bestimmen zu etwa 80 Prozent die späteren Umweltauswirkungen. Hier wird beispielsweise festgelegt, ob das Produkt reparierbar sein soll. Sind lösbare Schraubverbindungen vorhanden, lassen sich einzelne Bauteile bei einem Defekt austauschen, statt das Produkt zu entsorgen. Eine modulare Bauweise ist daher ein wesentlicher Pluspunkt. Ebenso kommt es auf eine umweltverträgliche Materialauswahl an. Optimalerweise wird Material verwendet, das bereits einen oder mehrere Produktlebenszyklen durchlaufen hat. Hier sollte sich nach Möglichkeit dahingehend umgesehen werden, wie wesentliche Anforderungen der Bauteile nachhaltig erfüllt werden können. Das Endprodukt muss dabei weiterhin einen marktfähigen Preis beibehalten. Für das spätere Recycling sind Produktdaten ausschlaggebend. Für Demontageteams ist es etwa erforderlich genaue Informationen über die chemische Zusammensetzung einer Batterie zu kennen. Auf dieser Basis berechnen sie anschließend, wie diese Komponenten wiederaufbereitet werden können. Digitale Lösungen unterstützen dabei, Fragen auf dringende Antworten zu finden, um die Kreislaufwirtschaft zu fördern.

Ökobilanzierung ermöglicht Quantifizierung

Von der Wegwerf- zur Kreislaufwirtschaft: Digitale Konzepte sorgen für nachhaltigeres unternehmerisches Handeln.

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Ökobilanzierungslösungen erlauben die Quantifizierung von Umweltauswirkungen für ein Produkt, ein Bauteil oder eine Dienstleistung. Diese Lösungen basieren auf vielzähligen Quellen und Datenbanken, welche die Umweltverträglichkeit errechnen. Dabei spielt es keine Rolle, in welcher Phase des Produktlebenszyklus sich das Produkt befindet. Dies bringt Messbarkeit und Übersicht zu jedem Zeitpunkt in der Wertschöpfungskette. Ein Beispiel für eine solche Ökobilanzierung ist die cloudbasierte Lösung Sustainable Innovation Intelligence von Dassault Systèmes. Diese basiert auf der Umweltdatenbank ecoinvent und berücksichtigt mehr als 18.000 Datensätze zu Auswirkungen von industriellen und landwirtschaftlichen Prozessen. Die Lösung integriert diese Daten in die Bereiche virtuelles Design, Produktentwicklung, Fertigungstechnik, Betrieb und Logistik. Nachhaltigkeitsanforderungen können frühzeitig definiert werden. Das macht Ökobilanzierungen vor allem in der Designphase besonders relevant, da zu diesem Zeitpunkt alle wichtigen Produkt- eigenschaften festgelegt werden. 

Kombination mit dem virtuellen Zwilling

Im Idealfall werden Erkenntnisse aus einer Ökobilanzierung mit dem virtuellen Zwilling des Produkts kombiniert. Dadurch können verschiedene Produktdesigns auf den Nachhaltigkeitsaspekt überprüft werden. Hersteller werden dadurch in die Lage versetzt, Produktrecycling in Abhängigkeit von bestimmten Szenarien zu simulieren und zu testen. Dies bringt Tempo in die Entwicklung und in spätere Abläufe wie die Produktionsplanung, die Fertigung oder den After-Sales-Service. Für einen optimal gestalteten Prozess ist es wichtig, dass es zwischen diesen unterschiedlichen Bereichen möglichst wenige Barrieren gibt und im Idealfall alle Daten nahtlos ineinander übergehen.

Sind zu viele unterschiedliche, nicht kompatible Systeme im Einsatz, wird der Informationsfluss ausgebremst oder es gehen gar Daten verloren. Um die Nachhaltigkeitswende zu beschleunigen, sollte in der gesamten Wertschöpfungskette eine einheitliche Datenplattform als Single Source of Truth – wie beispielsweise die ´3DEXPERIENCE-Plattform` von Dassault Systèmes – zum Einsatz kommen. Die Ökobilanzierungslösung und der Einsatz eines virtuellen Zwillings lassen sich gleichermaßen auf der Plattform abbilden. Expertenwissen aus verschiedenen Abteilungen kann dadurch zusammengeführt und Daten in Echtzeit verarbeitet werden. Die Einsatzszenarien sind dabei branchenunabhängig – vom Einsatz in der Verpackungsindustrie für recycelbare Verpackungen bis hin zur Wiederaufbereitung von Elektroschrott in der Elektronikindustrie.

Unternehmerisches Handeln wird nachhaltiger

Die Autorin: Anna Jantke, DELMIA Industry Process Consultant bei Dassault Systèmes

© Dassault Systèmes

Unternehmen werden sich in den kommenden Jahren mit Vorgaben und Richtlinien konfrontiert sehen, um Produkte, Prozesse und unternehmerisches Handeln nachhaltig zu gestalten. Und auch die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen hängt von diesem Ziel ab. Veränderte Kundenanforderungen verlangen längst nach innovativen, nachhaltigen Produkten und Lösungen. Obwohl die ersten Schritte gemacht sind, gibt es noch viel zu tun. Der Einsatz von Technologien hilft dabei, Probleme zu erkennen und Lösungswege aufzuzeigen, um die gewaltigen Herausforderungen unserer Zeit anzugehen.