Projekte

Das Center für Ökonomik der Werkstoffe verbindet ökonomische und werkstoffwissenschaftliche Exzellenz, um innovative, interdisziplinäre Lösungen für die drängendsten Fragen einer zukunftsfähigen Industriegesellschaft zu entwickeln mit dem Ziel, ökonomisch und ökologisch nachhaltige Strukturen zu schaffen. Um komplexe Aufgaben mit praktischen Lösungen zu beantworten, betreiben wir Auftragsforschung für Staat und Wirtschaft.

Zukunftssicherung der chemischen Industrie unter besonderer Berücksichtigung sich verändernder Rahmenbedingungen

© MEV-Verlag

Die Studie zeigt rohstoffbezogene Handlungsszenarien für die chemische Industrie auf.

Die Abhängigkeit von ausländischen Kohlenstoffquellen ist gerade in der chemischen Industrie in Deutschland weiterhin stark ausgeprägt. Wünschenswert ist es, diese Abhängigkeit sukzessive, vorzugsweise mittels regionaler Quellen, zu reduzieren. Zusätzlich zu berücksichtigen ist, dass der Klimawandel sowie die gesellschaftlich und politisch gewünschte Reduzierung von Treibhausgasemissionen einen veränderten Umgang mit Ressourcen und eine nachhaltige Sicherung der Rohstoffbasis erfordern. Daher wird in dieser Studie die aktuelle Situation der chemischen Industrie in Sachsen-Anhalt analysiert. Dazu wurde eine umfangreiche Unternehmensbefragung durchgeführt, deren Gegenstand vor allem die aktuelle und zukünftige Rohstoffversorgung war. Zusätzlich wurden Einschätzungen zu eigens entwickelten rohstoffbezogenen Handlungsszenarien sowie zu den aktuellen und künftig wünschenswerten Standortbedingungen bzw. den Stärken und Schwächen des Standortes erfragt.

Fraunhofer-Forscher erarbeiten nachhaltiges Wertstoffkreislaufsystem

Welchen Preis kann ich derzeit für das Altpapier erzielen, das in meinem Unternehmen anfällt? Wo wird am meisten für Kunststoffe bezahlt, die recycelt werden können? Wie entwickelt sich der Markt für Metallschrott? Um solche Fragen zu beantworten, untersuchen Forscher des Fraunhofer IMWS Märkte und institutionelle Grundlagen von Wertstoffsammlung, -verwertung und -entsorgung. Die Ergebnisse des Projektes könnten ein wichtiger Baustein werden, um Sekundärrohstoffe effizienter zu nutzen und so die Umwelt zu schützen.

Wertstoff Recycling Kunststoff Altpapier Fraunhofer
© iStock/monticello

Fraunhofer-Forscher erarbeiten Recyclingplattform für Wertstoffe.

In Deutschland werden alleine in den Hauptstoffklassen Papier, Pappe, Kartonage, Metalle, Kunststoffe und Biomasse 53,6 Millionen Tonnen Sekundärrohstoffe pro Jahr mit einem Gesamtwert von mehr als 5 Milliarden Euro verwertet. Das zeigt: Wertstoffe aus Abfällen spielen in wirtschaftlicher, ökologischer und auch gesellschaftlicher Hinsicht eine bedeutende Rolle. Angesichts der angestrebten Transformation von einer umweltschädigenden Durchflusswirtschaft hin zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft ist das effiziente und effektive Recyceln von Wertstoffen erst recht immens wichtig.

In unseren derzeitigen globalen Recycling-Systemen treten zu viele Probleme auf: Die Wertstoffkreisläufe werden schlecht gesteuert, es gibt zu geringe Recyclingquoten sowie eine zum Teil umweltschädigende Entsorgung von Abfällen. Auch die Nachweisführung über die Verwertung von sekundären Rohstoffen ist eine wesentliche Herausforderung. Die Entscheidungs- und Preissetzungsmechanismen für den Verkauf beziehungsweise Kauf von Wertstoffen sind intransparent und statisch. Oftmals sind die Sammler und Entsorger von persönlichen und regionalen Kontakten abhängig, was die transparente Vermarktung der Produkte erschwert und sinnvolle Preisbildungsmechanismen verhindert.

»Im Moment ist der gesamte Prozess der Wertstoffsammlung, -verwertung und -entsorgung noch wenig effizient. Dies könnte man mit innovativen Rückführungs- und Verwertungsansätzen sowie einer effektiveren Gestaltung von Verwertungswegen umgehen – und genau eine solche Lösung wollen wir erarbeiten«, sagt PD Dr. Christian Growitsch, Leiter des Projekts »Wertstoffkreisläufe und Innovative Nutzung von Abfallstoffen« und Direktor am Fraunhofer-Center for Economics of Materials in Halle (Saale).

Den Fraunhofer-Forschern ist das Problem der Nachweisführung über die Verwertung von sekundären Rohstoffen seit längerem bekannt, daher wollen sie auf Basis umfangreicher Analysen von Stoffströmen und -märkten die Digitalisierung der Wertstoffketten im Materials Data Space® vorantreiben. Langfristiges Ziel soll ein geschlossenes System zur Erfassung von Sekundärrohstoff- und Wertstoffströmen sein. Die notwendigen Prozess- und Marktdaten werden innerhalb des Projektes zusammengetragen, kategorisiert und ausgewertet.

Dazu beschäftigen sich die Forscher des Fraunhofer IMWS zunächst mit materialwissenschaftlichen Untersuchungen. »Wir werden ausgewählte Kunststoffklassen wie Polyamid, Polyethylene, Polycarbonat oder Biopolymere miteinander vergleichen und zur Weiterverarbeitung Datenblätter erstellen. Dies erfordert eine differenzierte Analyse von Materialeigenschaften und Stoffströmen, hauptsächlich steht aber die Verwertung von verschiedenen Kunststoffklassen im Vordergrund«, sagt Christina Hampel, Mitarbeitern am Fraunhofer Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen. Die Datenblätter beinhalten Angaben zu Rohstoffeigenschaften, Verarbeitungsprozessen, Bauteileigenschaften und zur Sammlung beziehungsweise Rückführung der Kunststoffe in bereits bestehende Materialkreisläufe. Im Vordergrund stehen dabei die Eigenschaften der Materialklasse, die Verarbeitungsprozesse, die Darstellung des Marktvolumens und von Marktprognosen, der Vergleich des Kohlendioxid-Footprints, der Überblick über Wege der Rückgewinnung, Sortierung, Verschmutzung und vieles mehr, um eine nachhaltige, ökologische und ökonomische Rückführungsmatrix zu erstellen.

Altmetall Kreislaufsystem Wertstoffe Fraunhofer CEM
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Sekundärrohstoffe effizienter nutzen: Die Rückgewinnung von Altmetallen spart Ressourcen.