Der Weg in die Kreislaufwirtschaft

Rechtzeitig die Transformation in die wachstumsorientierte Kreislaufwirtschaft einleiten

In den Unternehmen sind die ersten Einschläge knapper Rohstoffe spürbar. Die Auswirkungen des Ukraine-Krieges, der Corona-Pandemie und geopolitische Risiken beeinträchtigen die Herstellung unserer Produkte. Eine Liste kritischer Materialien liegt auf dem Tisch und zeigt gespiegelt an den Bedarfen der Zukunft das natürliche Ende der Verfügbarkeit einzelner Rohstoffe auf. Die EU hat das Programm "Critical Materials Act" aufgelegt, um die technologische Souveränität Europas zu sichern.
Da ist es Zeit für die Unternehmen, sich auf die veränderte Situation vorzubereiten.
Erste Kräfte argumentieren schon wieder für einen Systemwechsel (siehe Buch Ulricke Herrmann, Das Ende des Kapitalismus) der in meinem Verständnis nicht zielführend ist.

Die Kreislaufwirtschaft engt uns zwar in den Freiheitsgraden der Ausgestaltung der Produkte ein. Dennoch werden die Menschen, die Ingenieurinnen und Ingenieure, oder wie Peter Drucker es nennt die Wissensarbeiterinnen und -arbeiter die Tatkraft und das Wissen haben und entfalten, den technologischen Fortschritt mit Mehrwert für die Kunden und die Gesellschaft auszugestalten. So will es das Naturell der Menschen. Der Mensch ist neugierig und erfinderisch und ist nicht auf Stillstand programmiert. Dieser Beitrag soll aufzeigen, wie in den Unternehmen innerhalb der Limits der Kreislaufwirtschaft innovative Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle geschaffen werden können, um unseren Wohlstand und den unserer zukünftigen Generationen zu sichern.

Die 7 R's als Schlüsselbegriffe der dynamischen Kreislaufwirtschaft

Die 7 Rs - Rethink (Überdenken), Redesign (Neugestalten), Repurpose (Umnutzen, Repair (Reparieren), Remanufacture (Wiederaufbereiten),  Recyclen (Recyceln) und Recover (Wiedergewinnen) - sind Schlüsselbegriffe der dynamischen Kreislaufwirtschaft. Dieser Ansatz basiert auf dem Konzept, dass Ressourcen in einem Kreislauf gehalten werden, um Abfall zu minimieren und die Umweltbelastung zu minimieren. Durch die Anwendung der 7 Rs tragen Unternehmen und Verbraucher dazu bei, eine nachhaltigere Zukunft zu schaffen.

1. Rethink (Überdenken) bezieht sich darauf, die Art und Weise zu überdenken, wie Produkte hergestellt und verwendet werden. Unternehmen machen sich darüber Gedanken, wie sie Produkte so gestalten und produzieren, dass sie länger halten und am Ende ihrer Lebensdauer wiederverwendet oder recycelt werden können. Dies kann dazu beitragen, die Nachhaltigkeit der Produkte und die Ressourceneffizienz zu erhöhen.

2. Redesign (Neugestalten) bezieht sich darauf, Produkte so zu gestalten, dass sie am Ende ihrer Lebensdauer leichter wiederverwendet oder recycelt werden können. Produkte werden so gestaltet, dass sie leicht zerlegt oder bestimmte Teile ausgetauscht werden können. Durch Redesign stelle Unternehmen sicher, dass ihre Produkte länger halten und weniger Abfall erzeugen.

3. Repurpose (Umnutzen) bezieht sich darauf, Produkte für einen anderen Zweck oder Markt umzufunktionieren, um sie vor der Entsorgung zu bewahren. Beispielsweise können alte T-Shirts zu Putzlappen umgewandelt oder alte Glasflaschen zu dekorativen Vasen umfunktioniert werden. Durch Repurpose haben Produkte eine längere Lebensdauer und der Ressourcenabfall wird minimiert.

4. Repair (Reparieren) bezieht sich darauf, Produkte zu reparieren, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Unternehmen bieten Reparaturdienste oder Ersatzteile an, um sicherzustellen, dass Produkte so lange wie möglich genutzt werden können. Dies erhöht die Nachhaltigkeit der Produkte und reduziert den.

5. Remanufacture (Wiederaufbereiten) bezieht sich darauf, Produkte zu wiederaufbereiten, um sie wieder in den Kreislauf einzuführen. 

6. Recycle (Recyceln) bezieht sich darauf, Materialien zu recyceln, um sie in den Kreislauf zurückzuführen. Unternehmen stellen sicher, dass ihre Produkte aus recycelbaren Materialien hergestellt werden und dass diese Materialien am Ende ihrer Lebensdauer recycelt werden. So wird der Abfall zu reduziert und der Verbrauch von Rohstoffen  geschont.

7. Recover (Wiedergewinnen) Das Wiedergewinnen bezieht sich darauf, wie wir Ressourcen aus Abfall zurückgewinnen können. Durch die Nutzung von Technologien wie der Abfallvergasung oder der Pyrolyse können wir Energie und Ressourcen aus Abfall gewinnen. Die zurückgewonnenen Materialien werde wieder in den Produktionsprozess zurückgeführt, was zur Schonung von Ressourcen und zur Reduzierung des Abfallaufkommens beiträgt.

8. Recover (Wiedergewinnen) bezieht sich darauf, Ressourcen aus Abfall zu gewinnen. Beispielsweise können Unternehmen Energie aus Abfall gewinnen oder Metalle aus Elektronikgeräten wiedergewinnen. Durch Recover stellen Unternehmen sicherstellen, dass Ressourcen nicht verschwendet werden und dass der Abfall reduziert wird.

Insgesamt tragen die 7 Rs dazu bei, dass Unternehmen und Verbraucher nachhaltiger handeln und zur Schonung von Ressourcen beitragen. Die Umsetzung der 7 Rs erfordert jedoch ein gewisses Maß an Engagement und Veränderungen im Verhalten, um einen nachhaltigen Kreislauf zu schaffen.

Die neue Produktdisziplin: Design for circular economy

Die Kreislaufwirtschaft als zentrales Prinzip einer nachhaltigen Wirtschaft erfordert ein Umdenken in den Produkt- ,Entwicklungsstrategien und -vorgehensweisen der Unternehmen. In diesem Zusammenhang gewinnt das Konzept "Design for circular economy" an Bedeutung. Dabei geht es darum, Produkte so zu gestalten, dass sie nach ihrem Lebenszyklus wieder in den Produktionskreislauf zurückgeführt werden können.
Doch was genau verbirgt sich hinter diesem Konzept?

Design for Circular Economy beginnt mit dem Bestreben, bereits vorhandene Bauteile wiederzuverwenden (Reuse). So wird der Einsatz neuer Ressourcen reduziert und Abfall vermieden.
Bei der Materialauswahl gilt es soweit wie möglich recycelte Materialien zu verwenden wie z. B. recyceltes Aluminium oder recycelte Kunststoffe. 

Zu beachten ist der besonders sorgsame Umgang mit kritischen Materialien. Kritische Materialien sind Rohstoffe, die aufgrund ihres hohen wirtschaftlichen Werts und ihrer begrenzten Verfügbarkeit als besonders wichtig und sensibel angesehen werden. Sie werden oft bei der Herstellung von Hightech-Produkten wie Elektronik, Solarzellen, Batterien und Magneten verwendet.

Ein kritisches Material kann auch als solches definiert werden, wenn es ein hohes Risiko für Versorgungsunterbrechungen gibt, die durch politische oder wirtschaftliche Faktoren, Umweltkatastrophen oder andere Faktoren verursacht werden können. Wenn die Versorgung mit kritischen Materialien gestört ist, kann dies Auswirkungen auf die Wirtschaft und die Sicherheit von Ländern und Regionen haben.

Beispiele für kritische Materialien sind seltene Erden wie Neodym und Europium, die in der Herstellung von Magneten und Elektronikprodukten verwendet werden, sowie Lithium und Kobalt, die in der Produktion von Batterien für Elektrofahrzeuge und andere Anwendungen benötigt werden. Andere kritische Materialien sind Platin, Palladium und Rhodium, die in der Automobilindustrie zur Reduzierung von Emissionen eingesetzt werden, sowie Wolfram, das in der Herstellung von Hartmetallen und anderen Industrieprodukten verwendet wird. Wo möglich sollte recyceltes Material verwendet werden oder nach Substitutionsmöglichkeiten gesucht werden. Nur in Ausnahmefällen sollten sie - und das sparsam, eingesetzt werden.

Design for circular economy beinhaltet verschiedene Designansätze wie Design for less waste, Design for recyclability, Design for durability, Design for remanufacturing und Design for retrofit.

Beim Design for less waste liegt der Fokus in der Vermeidung von Abfall (Reduce) bei der Herstellung. Teile werden so konstruiert, dass wenig bis gar kein Abfall in Form von z.B. Zerspanungsabfällen entsteht. Hierfür werden präzise hergestellte Ur- und Umformteile der Near net Shaping Idee folgend genutzt, um die Spanabfälle bei der Herstellung von Oberflächen zu minimieren.

Design for Circular Economy umfasst auch das Design for Recyclability (recyle). Hierbei werden vornehmlich Materialien verwendet, die sich einfach und möglichst ohne Verluste durch Downgrades recyceln lassen. Zudem wird Design for Durability eingesetzt, um Produkte mit langer Haltbarkeit zu schaffen. Dies ist besonders in Bereichen wichtig, in denen sich in weiteren Entwicklungsfortschritten wenig Veränderungen in Bezug auf die Funktionalität ergeben.

Design for Remanufacturing geht noch einen Schritt weiter. Hierbei werden Produkte so konstruiert, dass sie eine Wiederaufbereitung zulassen. Kernkomponenten können remanufactured werden, was zu Ressourcenschonung, Kosteneinsparungen bei Neuteilequalität führt.
Intelligente Remanufacturing-Kreisläufe und Teiletauschsysteme werden für das Management von Core Parts (Schlüsselteilen) entwickelt. Dabei geht es darum, dass Unternehmen in der Lage sein müssen, im Umlauf befindliche Teile wieder zurückzubekommen, um sie als hochwertiges nahezu neuwertiges Bauteil aufbereiten zu können. Die richtigen Systeme und Prozesse müssen etabliert werden, um den Rücklauf der Core Parts zu steuern und zu überwachen. Dabei sollten auch intelligente Kreisläufe, Systeme, Komponenten oder Teileaustauschsysteme sowie Geschäftsmodelle, die zur Rückgabe und Instandsetzung verschlissener Bauteile motivieren, in Erwägung gezogen werden. Das stellt eine besondere Herausforderung dar, insbesondere wenn die Bauteile oder Komponenten grenzüberschreitend im Kreislauf gehalten werden müssen.

 Die Politik muss mit zunehmender Bedeutung der Kreislaufwirtschaft Handelsabkommen auf dieses Geschäft ausrichten, um eine unbürokratische Handhabung der Abläufe im Ringtausch zu ermöglichen. Auf der anderen Seite können sich die Unternehmen über den Global Footprint ihrer Vertriebs- und Serviceorganisation darauf ausrichten. Im Einzelfall kann das dazu führen, dass Bauteile und Komponenten im entsprechenden Land aufbereitet, instandgesetzt oder sogar upgegradet werden.

Design for Retrofit ist ein Ansatz des Produktdesigns, bei dem Produkte so konstruiert werden, dass sie an zukünftige technische Entwicklungen angepasst werden können. Dies kann bedeuten, dass Verschleißteile leicht ausgetauscht werden können, um die Lebensdauer eines Produkts zu verlängern, oder dass Upgrades einfach durchgeführt werden können, ohne das gesamte Produkt ersetzen zu müssen. Dies ist ein wichtiger Aspekt des Kreislaufwirtschaftsmodells, da es die Wiederverwendung von Produkten fördert und Ressourcen spart. Insgesamt fördert Design for Retrofit die Nachhaltigkeit und die Kreislaufwirtschaft, indem es die Nutzungsdauer von Produkten verlängert und den Ressourcenverbrauch reduziert.

Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Gestaltung modularer Produkte ist die Balance zwischen der kreislaufwirtschaftsorientierten Modularität und der funktionsorientierten Modularität. Während kreislaufwirtschaftsorientierte Modularität darauf abzielt, die Wiederverwendbarkeit, Reparatur- und Recyclingfähigkeit der Produkte zu verbessern, geht es bei funktionsorientierter Modularität darum, unterschiedliche Funktionalitäten und Upgrades durch den Einsatz unterschiedlicher Module zu gewährleisten.

Fazit: Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Transformation hin zu einer wachstumsorientierten Kreislaufwirtschaft für Unternehmen eine Herausforderung darstellt und viele Chancen bietet. Die Umsetzung dieser Transformation erfordert eine klare Vision, Identifikation der Kernbereiche, Integration in den Hoshin Kanri Prozess, ein Stufenkonzept und eine Sensibilisierung und Inspiration der Mitarbeiter. Die 7 Rs - Rethink Überdenken), Redesign (Neugestalten), Repurpose (Umnutzen, Repair (Reparieren), Remanufacture (Wiederaufbereiten),  Recyclen (Recyceln) und Recover (Wiedergewinnen)- sind Schlüsselbegriffe in der dynamischen Kreislaufwirtschaft und können Unternehmen helfen, Ressourcen in einem Kreislauf zu halten. Insgesamt ist es wichtig, dass Unternehmen sich auf die veränderte Situation vorbereiten und sich auf innovative Produkte, Dienstleistungen und Geschäftsmodelle konzentrieren, um langfristig erfolgreich und nachhaltig zu sein.