Recycling und Remanufacturing – Produzieren im Wertschöpfungskreislauf

Ziel von Kreislaufwirtschaft oder »Circular Economy« ist eine nachhaltige und ressourceneffiziente Verwendung natürlicher Rohstoffe, deren Weiter- und Wiederverwendung in einem Wertschöpfungskreislauf und die Vermeidung von Abfällen. Ganz getreu dem Motto »Wiederverwerten, Reparieren, Recyclen«.

Für Produkte gibt es in einer Kreislaufwirtschaft keinen Ablauf ihrer Produktlebensdauer mehr, kein »end of life«. Ressourcen werden möglichst lange innerhalb des Kreislaufsystems genutzt; Materialien werden für mehrere Verwendungszwecke eingesetzt und konsequent in den Wertstoffkreislauf zurückgeführt.

Die Industrie produziert energieeffizient und klimaneutral, schont natürliche Ressourcen, vermeidet Produktionsabfälle oder setzt die Reststoffe komplexer Produkte wieder als Rohstoffe ein – das verstehen wir unter smarter Kreislaufwirtschaft. Wir schließen Material-, Produktions- und Logistikkreisläufe und unterstützen den Übergang von Linearwirtschaft zu Kreislaufwirtschaft.

Mit intelligenter Kreislaufwirtschaft zu »Zero-Waste-Lösungen«

In der industriellen Produktion in Deutschland ist die Linearwirtschaft das zur Zeit vorherrschende System, in dem Rohstoffe genutzt, Produkte gebraucht und verbraucht und am Ende Abfälle entsorgt werden. Die Knappheit bestimmter unverzichtbarer Rohstoffe und die globalen Klima- und Umweltziele stellen das Überleben des linearen Systems in Frage.

Zukunftsfähige Kreislaufkonzepte werden nötig, damit dem wirtschaftlichen Wachstum nicht durch endlich verfügbare Rohstoffe und Ressourcen die Grundlage entzogen wird.

Der erforderliche Bedarf an Primär-Rohstoffen kann durch intelligentes Wiederverwenden (Repair, Re-Use, Remanufacturing), also durch das Aufarbeiten auf Produkt- und Komponentenbasis, sowie durch ein stoffliches Recycling signifikant reduziert werden. Gleichzeitig lassen sich energetisch günstigere Prozesse gestalten.

Eine große Chance ergibt sich, wenn schon in die Planung von Neuem die Recyclingfähigkeit der eingesetzten Materialien und die Eignung für Aufarbeitung und Zerlegung durch intelligentes Produktdesign mitgedacht werden.

© Uwe Völkner, Fotoagentur FOX

Assistenzsysteme für das Remanufacturing 4.0

In aktuellen Remanufacturing-Prozessen erfolgt die Demontage von Produkten weitestgehend manuell. Bei einer Neuproduktion sind alle Einzelteile und Baugruppen in einem definierten, bekannten und einwandfreien Zustand. Die Demontage gebrauchter Güter hingegen ist durch viele Unsicherheiten gekennzeichnet. Schrauben können verrostet, Schraubköpfe verschlissen, Komponenten deformiert oder beschädigt sein. Digitale Technologien der Industrie 4.0 und smarte Lösungen sind Enabler für geschlossene Wertstoffkreisläufe und für ein hocheffizientes manuelles Recycling. Wir unterstützen mit unseren digitalen Werkerassistenzsystemen Fachkräfte bei der zerstörungsfreien Demontage, Reinigung und Wiederaufbereitung von Produkten zum Zweck des Remanufacturing in einen zweiten Lebenszyklus.

© Uwe Völkner, Fotoagentur FOX

Automatisierung in der Reparatur und Wiederaufbereitung

Gerade weil die Demontage von Altprodukten weit komplexer ist als eine einfache Umkehr der ursprünglichen Produktion, gibt es wenige Beispiele für automatisierte Anlagen, die in der Lage sind, ein Produkt bzw. eine Produktfamilie zu zerlegen. Die wenigen Automatisierungslösungen sind sehr spezialisiert und sie benötigen einen hohen Engineering-Aufwand für Aufbau und Inbetriebnahme. Verbesserungen in der Produktgestaltungen, ein reparaturgerechtes Produktdesign und Standardisierungen werden künftig bessere digitale Daten für ein Remanufacturing in Form von geometrischen Modellen (CAD-Daten), Funktionsbeschreibungen und Demontageanleitungen liefern. Die digitalen Zwillinge, die in vielen Industriezweigen schon etablierter Standard sind, können dann auch in dieser Lebensphase von Produkten und Anlagen für die Ersatzteilplanung oder das Ermitteln von Upcycling-Potenzialen eingesetzt werden.

© Fraunhofer IFF, Viktoria Kühne

Einsatz ressourcenschonender Materialien

Die Ressource Holz ist einer der wichtigsten nachwachsenden Rohstoffe für eine biobasierte Wirtschaft. Schon heute wird das Holz in Deutschland nachhaltig erzeugt und verwendet. Aus unserem täglichen Leben und Wirtschaften ist es nicht wegzudenken. Oft bleibt Holz jedoch noch nicht lange genug im Stoffkreislauf. Durch die Nutzung in Kaskaden, durch Wiederverwendung und Verwertung kann und muss die Nutzung dieses wertvollen Rohstoffes noch effizienter gestaltet werden.  

Hier sind einerseits innovative Produktideen z.B. zur Verlängerung der Lebensdauer und zur besseren Wiederverwendbarkeit gefragt. Andererseits braucht es Lösungen zur Optimierung der Prozess- und Verarbeitungskette, um Holz lange im Wirtschaftskreislauf zu halten und so zum Klimaschutz beizutragen.  

Stets mit Blick auf die ökonomische und ökologische Vereinbarkeit des wirtschaftlichen Handelns tragen unsere Entwicklungen/Lösungen zu ressourcenschonenden, effizienten Produktions- und Logistikprozessen und einer nachhaltigen Rohstoffversorgung in allen Verarbeitungsstufen bei.

© Fraunhofer IFF, Anna Mahler

Wiedergewinnung von Rohstoffen

Im Mittelpunkt des Abfallmanagements steht in der Kreislaufwirtschaft nicht mehr die Beseitigung, sondern die Vermeidung und umweltsichere stoffliche Verwertung von Abfällen. Abfall selbst wird zu einem strategisch wertvollen Rohstoff. In Elektroschrott stecken Edelmetalle wie Gold, Platin und Silber und viele Seltene-Erden-Metalle. Klärschlamm enthält wertvollen Phosphor. Wir entwickeln Verfahren, um Sekundärrohstoffe aus Industrie- und Haushaltsabfällen zu gewinnen und zu Ausgangsstoffen für neue Produkte weiterzuverarbeiten.

Unsere Lösungen für das Produzieren in einer Kreislaufwirtschaft

 

VR/AR-basierte Assistenzsysteme für komplexe (De-)Montage

Um im globalen Wettbewerb dauerhaft bestehen zu können, müssen Unternehmen zeiteffizient, wirtschaftlich und ressourcenschonend produzieren. KI-gestützte Prognosen können bei der Umsetzung dieser Anforderungen helfen – auch bei komplexen Produktionsprozessen.

 

Next Generation Urban Mining

Wir erarbeiten Automatisierungslösungen für das Demontieren, Trennen und Rückgewinnen wertvoller Materialien aus elektronischen Geräten.

 

Versorgung mit nachwachsenden Rohstoffen

Nachhaltige und klimaschonende Logistik zahlt sich aus. Die Gestaltung ressourcenschonender Logistikprozesse ist aus ökologischer und ökonomischer Sicht sinnvoll, um diese auch unter sich verändernden Klima- und Umweltbedingungen wirtschaftlich, effizient und verantwortungsvoll betreiben zu können.

 

Nachhaltige, grüne chemische Industrie

Die Erzeugnisse der chemischen Industrie – innovative Materialen, Werkstoffe und Komponenten – sind entscheidende Vorprodukte für die industrielle Produktion. Als frühes Glied der Wertschöpfungskette ist der Chemiesektor ein guter Ansatzpunkt, die Nachhaltigkeit von Produkten branchenübergreifend zu steigern.

 

Rückgewinnung von Phosphor aus Klärschlamm

Abwässer, Klärschlamm oder Klärschlammaschen enthalten noch viele wertvolle Rohstoffe, die sich zurückgewinnen lassen – Phophor ist z.B. so ein wertvoller Rohstoff. Wir entwickeln Methoden, um Phosphorgehalte in den Aschefraktionen zu bestimmen und Maßnahmen für eine Anlagenkonfiguration zur bestmöglichen Rückgewinnung von Phosphor abzuleiten. 

 

Mikrobiologische Verfahren zur fermentativen Wasserstofferzeugung

 

Visuelle Assistenz und Prüfsysteme

 

Wasserknappheit und die Erzeugung von Wasserstoff

Grüner Wasserstoff, der mithilfe von Strom aus erneuerbaren Energien erzeugt wird, kann ein entscheidendes Bindeglied für die erfolgreiche Umsetzung der Energiewende sein. Wie aber lassen sich Wasserverfügbarkeit und Bedarf in der Energiewirtschaft in Einklang bringen? 
 

Energieversorgung

Optimale thermische Verwertung von Brennstoffen

Wir führen für Sie Versuchsstudien zur thermischen Verwertung von regenerativen Festbrennstoffen, wie z.B. Biomasse, landwirtschaftlichen Reststoffen oder industrieller Abfallstoffe durch.

 

Intuitive Anleitung und optische Prüfung für manuelle Montage variantenreicher Produkte

 

Kollaboratives, ortsflexibles Prüfsystem für die 3D-Qualitätssicherung

Optische Montageprüfung auf Basis digitaler Zwillinge (Projekt EFFPRO 4.0)

Stichworte

Kreislaufwirtschaft, Circular Economy, Nachhaltigkeit, Recycling, Remanufacturing, Wiederverwendung