Reduce, reuse, recycle: Das ist das Jahresmotto bei zdi.NRW. Roboterwettbewerb, Science-Video-Award und der zdi-Heldinnen-Oktober fokussieren dieses Thema. Aber was bedeutet Kreislaufwirtschaft genau? Welche Technologien stecken dahinter? Und welche wirtschaftliche Größe und Bedeutung für den Arbeitsmarkt hat sie für Deutschland?
Goldsuche in der Gegenwart
Aus alt mach neu! – So könnte man die Zielsetzung der heutigen Kreislaufwirtschaft zusammenfassen. Dabei hat die Kreislaufwirtschaft in den letzten 30 Jahren eine enorme Veränderung erfahren; und zwar von einer reinen Müllabfuhr und Stadtreinigung zu einer komplexen Wirtschaftsbranche mit einem breiten Dienstleistungsspektrum. Abfall genießt heute einen anderen Ruf. Er ist nicht mehr einfach nur etwas, was wir in ein großes Loch werfen und mit Erde zuschütten. Abfall ist heutzutage der Lieferant vieler wertvoller Rohstoffe und Energie.
Kreislaufwirtschaft – was ist das?
Kurz gesagt: Die Kreislaufwirtschaft ist aus der Notwendigkeit für umweltschonende und ressourcensparende Produktionsverfahren entstanden.
Mit Beginn der industriellen Revolution hat sich ein lineares Wirtschaftssystem durchgesetzt. Dies bedeutete, dass der Konsum von Gütern auf eine einmalige Nutzung angelegt war. Ressourcen wurden der Erde entnommen, Waren hergestellt, gekauft und entsorgt. Aber seit einigen Jahrzehnten ist klar, dass die Ressourcen endlich sind und unser Konsumverhalten die Welt mit Schadstoffen und gefährlichem Müll zerstört.
Damit erfährt unser Wirtschaftssystem einen Paradigmenwechsel. Die Herstellung von Gütern ist nicht mehr länger auf eine einmalige Nutzung, also linear, ausgelegt. Vielmehr sollen Güter zirkulieren. Und im besten Falle wird dieses Wirtschaftssystem ohne Abfälle (zero waste) und ohne Emissionen (zero emission) auskommen.
Pioniere der modernen Kreislaufwirtschaft sind der deutsche Chemiker Michael Braungart und der US-amerikanische Architekt William McDonough. Gemeinsam entwickelten sie das cradle-to-cradle-Prinzip (englisch, deutsch: von Wiege zu Wiege). Produkte, die nach diesem Prinzip hergestellt werden, führen ihre biologischen Nährstoffe in biologische Kreisläufe zurück und versuchen ihre technischen Bestandteile kontinuierlich in technischen Kreisläufen zu halten.
Beispiele: Vom Hausbau bis zur Mobilität
Urban Mining
Der Bau- und Immobiliensektor ist die ressourcenintensivste Branche überhaupt. Auf sie entfällt etwa die Hälfte des gesamten Rohstoffverbrauchs. Daher wird heutzutage der Bauschutt nach in seine Bestandteile getrennt und wiederverwertet.
Upcycling
Beim Upcycling werden ausgediente Gegenstände einer neuen Funktion zugeführt (z. B. aus einer alten Jeans ein Portemonnaie nähen oder ein altes Konservenglas als Teelicht nutzen). Inzwischen gibt es in vielen Städten schon sogenannte Repair-Cafés, in denen Hobby-Handwerker defekte Geräte reparieren.
Energiegewinnung
Ressourceneffizienz ist ein wesentlicher Pfeiler der Kreislaufwirtschaft. Erneuerbare Quellen wie Wind- und Sonnenenergie werden zunehmend zu einer Alternative zu fossilen Brennstoffen. Aber auch die Nutzung von Abwärme in Produktionsstätten oder die Herstellung von Energie aus Abfall setzt sich immer mehr durch.
Carsharing
Ein eigenes Auto wird in etwa nur 4 Prozent seiner Lebensdauer genutzt. PKWs, die von Diensten zum Teilen angeboten werden, erleben etwa 45 Prozent ihrer Lebensdauer.
Technologien in der Kreislaufwirtschaft
Sammeln
Für die Vorsortierung und Wiederverwertung von Abfällen bedarf es Verfahren auf höchstem technischem Niveau. Von Blockchain bis zum Internet der Dinge sind viele Technologien in der Kreislaufwirtschaft vertreten. Im Bereich der Abfallentsorgung gibt es heute vernetzte Mülltonnen oder Glassammelbehälter, die über eine Funktechnologie kommunizieren. Sie teilen dem Entsorgungsunternehmen die Füllstände der Müllbehälter mit und helfen, die Routen der Sammelfahrzeuge zu optimieren.
Sortieren
Ist der Müll einmal eingesammelt, ist eine technologisch ausgefeilte Sortiertechnik von Bedeutung. Nur so können Abfälle recycelt oder zu Sekundärbrennstoffen verarbeitet werden. In den Müllsammelzentren setzt man daher zunehmend auf smarte Mülltrennung. Hier übernehmen lernfähige Robotersysteme die Trennung und Bewertung des Mülls. Auch die Recyclingprozesse werden mit modernster Technologie optimiert. Die besondere Herausforderung hier ist die komplexe Zusammensetzung moderner Produkte. Je besser und sauberer sich ein Produkt in seine Einzelteile zerlegen lässt, desto effizienter können die Einzelbestandteile wiederverwertet werden. Dabei helfen zum Beispiel digitale Technologien, die die einzelnen Produktlebenszyklen darstellen und erfassen. Unternehmen können dann Recyclingprozesse schon während der Produktentwicklung zu planen.
Verwerten
Bei der Gewinnung von Energie aus Müll werden immer mehr Methoden entwickelt. Erste Verbrennungsanlagen gab es übrigens schon am Ende des 19. Jahrhunderts. Moderne Verbrennungsanlagen reduzieren das Ausgangsvolumen des Mülls um bis zu 95 %. Die dabei entstehende Energie kann zum Teil als Strom verwendet werden. Und inzwischen kann die beim Verbrennen entstehende Wärme auch zum Heizen genutzt werden. Zur Energiegewinnung gibt es aber auch biochemische Verfahren. Bei der Herstellung von Biogas werden organische Abfälle mithilfe von Bakterien vergoren. Ein anderer Ansatz besteht darin, mithilfe von zersetzenden Enzymen direkt aus organischem Material Energie zu gewinnen. Man könnte sich hier eine Kartoffelbatterie vorstellen. Zig andere Ansätze, um aus Abfall Verwertbares für die Energiegewinnung zu erzeugen, werden derzeit erprobt.
Wirtschaftliche Bedeutung in Deutschland und NRW*
Im Jahr 2020 waren mehr als 310.000 in fast 11.000 kommunalen und privaten Unternehmen in der Kreislaufwirtschaft tätig. Sie erwirtschafteten einen Umsatz von rund 85 Milliarden Euro.
Dabei ist Nordrhein-Westfalen mit 75.000 Beschäftigten in diesem Sektor und 27,3 Milliarden Euro Umsatz der größte Standort in Deutschland. Hier hat sich die Kreislaufwirtschaft zu einem echten Wachstumsmotor entwickelt. Außerdem kommen 19 Prozent aller bundesweiten Patente aus NRW.
Damit ist die Kreislaufwirtschaft einer der wichtigsten Wirtschaftszweige in der bundesdeutschen Umweltwirtschaft. Aber sie ist auch ein wichtiger Akteur im internationalen Handel, insbesondere mit Anlagen, Maschinen und Sekundärrohstoffen. In vielen Ländern der Welt besteht ein hoher Bedarf an Technologien und Lösungen für die Abfallentsorgung. Allein das Marktsegment „Technik für die Abfallwirtschaft“ verfügt im Jahr 2018 über ein Exportvolumen von 5,1 Milliarden Euro.
* Die Zahlen sind dem Umweltwirtschaftsbericht NRW 2017 und dem Statusbericht Kreislaufwirtschaft 2020 entnommen.
Kreislaufwirtschaft bei zdi
zdi ist immer an den neusten technologischen und gesellschaftsrelevanten Themen orientiert. So können wir gezielt an der Förderung des MINT-Fachkräftenachwuchses mitwirken.
In diesem Jahr beispielsweise steht der zdi-Roboterwettbewerb unter dem Motto „Reuse – Reduce – Recycle“. 170 Schüler:innen-Teams aus ganz NRW treten in diesem Jahr mit ihren selbst programmierten Robotern gegeneinander an.
Neben der umweltpolitischen Relevanz hat das Thema auch einen pädagogischen Vorteil; Zusammenhänge zwischen wissenschaftlichen, ökologischen und wirtschaftlichen Herausforderungen könnten interessant und verständlich vermittelt werden.
Darüber hinaus haben sich einige zdi-Netzwerke und zdi-Schülerlabore mit ihrem Kursangebot und Experimenten auf dieses Thema spezialisiert.
Zwei zdi-Schülerlabore sind an dieser Stelle besonders erwähnenswert:
- Das zdi-MINTlab – Labor für Schülerinnen und Schüler in Minden-Lübbecke hat vor kurzen die Smart Recycling Factory eröffnet. Schwerpunkte sind u. a. kreatives Gärtnern in der Stadt, innovativer 3D-Druck, Robotik und Sensoren bei der Abfallentsorgung, Erneuerbare Energien oder die Programmierung eines Smart Recycling Roboters.
- Das zdi-Schülerlabor MINT-Lab ist auf dem Gelände des Entsorgungszentrums Leppe aktiv. Im Rahmen des Projektes :metabolon bietet es allen Altersgruppen einen lernspezifischen Erfahrungsraum für die Themen Umwelt, Ressourcen und Energieformen der Zukunft. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Förderung des MINT-Nachwuchses.
