Kreislauffähigkeit

Konzeptionelle Idee und ihre Grenzen

Kreislaufwirtschaft steht für die Idee einer zirkulären Wirtschaftsweise und beschreibt die Rückführung von Produkten, ihrer Komponenten oder Materialien in einen geschlossenen Materialkreislauf. Produkte werden nach dem Ende ihrer Nutzung in einen Recyclingprozess überführt und die eingesetzten Materialien als Sekundärrohstoff für die Herstellung neuer Produkte aufbereitet. So müssen durch die Wiederverwendung des Materials die Ressourcen, die bereits in den Abbau der Rohstoffe und deren Verarbeitung investiert wurden, nicht vollständig zu Lasten der Umwelt erneut aufgewandt werden.

Das ist ein viel besprochenes und zukunftsweisendes Konzept für ein Wirtschaftsmodell, jedoch auch eine idealistische Vorstellung, die in der Umsetzung auf eine Vielzahl von Problemen stößt.

So ist eine Kreislaufführung ohne substanziellen Einsatz zusätzlicher Umweltressourcen, in Form von Energie und / oder Prozesshilfsstoffen, prinzipiell nicht möglich. Umweltentlastende Effekte einer Kreislaufwirtschaft hängen davon ab, auf welches Niveau Altproduktteile und ‑materialien wieder zurückgeführt werden. Aus ökologischer Sicht besteht ein signifikanter Unterschied, ob z. B. die metallischen Bestandteile eines Gerätes als Schrott eingeschmolzen und so dem Sekundärstahl zugeführt werden oder ob ganze funktionale Baugruppen (z. B. ein Netzteil) desselben Gerätes eine Wiederverwendung in einem neuen Produkt erfahren.

Bislang sind in der Praxis die Wiederverwendung ganzer Geräte und die Kreislaufführung von Baugruppen deutliche Ausnahmen, die sich im besten Fall im niedrigen einstelligen Prozentbereich der Gesamtmenge an Altprodukten bewegen.

Verwertung findet derzeit überwiegend auf der Ebene einfacher Grund­materialien statt oder als direkte thermische Verwertung (Verbrennung unter Nutzung der entstehenden Wärmeenergie) bzw. in der Aufbereitung zu (Sekundär-)Brennstoffen, was jedoch nicht der eigentlichen Idee von Kreislaufwirtschaft entspricht.

Es gibt noch viel Luft nach oben auf dem Weg zu einer echten Kreislaufwirtschaft. Von Anfang an liegt es in der Verantwortung von Designer:innen ein „Design for Cyclability“ bzw. zumindest ein „Design for Recycling“ für kreislauffähige Produkte zu gestalten. So gilt es im Gestaltungsprozess ein Konzept zu entwickeln, das den gesamten Lebenszyklus des Produkts, von dessen Herstellung über dessen Nutzung bis hin zum Recycling, beinhaltet. Denn die Art und Weise wie Materialien in einem Produkt verbunden werden, welche Materialien dort zum Einsatz kommen und wie funktionale Baugruppen und/oder besonders hochwertige Materialien nach der Nutzung wieder entnommen werden können, ist in der Produktgestaltung maßgeblich für die Kreislauffähigkeit des fertigen Produkts.

Wichtig ist jedoch, dass das Konzept hinter dem Produkt nicht nur ein potenzielles Recycling ermöglicht, sondern in der Realität auch in den bereits etablierten Prozessen der Entsorgungswirtschaft ermöglicht werden kann.

Was sind die Möglichkeiten und Grenzen unterschiedlicher Kreislaufführungen? Welche Rolle spielt das bestehende Entsorgungssystem / -verfahren für die Kreislauffähigkeit eines Produkts? Und welche Möglichkeiten haben Designer:innen ihren Entwurf recyclingfähig zu gestalten? Dies sind Fragen, auf die dieser Artikel eingeht.

Daher ist es ökologisch sinnvoll, die technischen Materialien, deren Erzeugung eine Vielzahl natürlicher Ressourcen erfordert hat, wiederzuverwenden und in den technologischen Prozess der Kreislaufwirtschaft zurückzuführen.

Der Cradle to Cradle Ansatz

Das Leitbild der Kreislaufwirtschaft, wird vielfach als idealisierter Kreislauf des Wirtschaftens dargestellt, wie beispielsweise im cradle-to-cradle®-Ansatz:

cradle-to-cradle® (C2C) ist ein Gestaltungsprinzip, das in den 1990er Jahren von Prof. Dr. Michael Braungart und William McDonough entwickelt wurde. Es bedeutet „von der Wiege bis zur Wiege“ und beschreibt die potenziell unendliche Zirkulation von technischen und biologischen „Nährstoffen“ in Kreisläufen.

Design nach C2C basiert dabei auf dem Prinzip: „Abfall = Nahrung“. Bei diesem Prinzip geht es nicht um die Betrachtungsweise, dass Abfall verringert oder vermieden und damit Ressourcen geschont werden, sondern Systeme sollten so designt werden, dass „Outputs“, die auch Emissionen einschließen, wieder als Stoffe in anderen Prozessen aufgenommen werden. Kreisläufe aus der Natur sollen auf menschliche Produktions-Konsum-Systeme übertragen werden. Materialien werden hierzu in biologische und technische „Nährstoffe“ eingeteilt, die in offenen bzw. geschlossenen Kreisläufen wieder in Naturprozesse oder ins Recycling eingehen. Ein Produkt sollte dabei entweder nur auf „eine Nährstoffart“ zurückgreifen oder leicht in biologische und technische Nährstoffe getrennt werden können.

Biologische Nährstoffe wie Naturmaterialien oder Biopolymere sollen in Verbrauchsgütern bzw. Produkten mit Umwelteinträgen Verwendung finden (z.B. Bremsbelege, Schuhsohlen), biologisch abbaubar sein und keine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellen.

Technische Nährstoffe, synthetischer oder mineralischer Art, sollen in Gebrauchsgütern eingesetzt werden, oft auch im Rahmen von Produkt-Service-Systemen und ohne qualitative Einbußen wiederverwendet bzw. wiedergewonnen werden.

C2C ist besonders in nicht-akademischen Kreisen sehr populär. Es hat bei vielen Unternehmen, die sich zuvor wenig für Nachhaltigkeitsaspekte interessiert haben, Interesse geweckt und ermöglicht Innovationen.

Ein Grund, warum das C2C-Konzept bei Designer*innen gut ankommt, ist die inspirierende, visionäre Betrachtungsweise: statt „weniger schädlich“ liegt der Fokus auf „mehr Nutzen“.

C2C adressiert insbesondere die Eliminierung und Minimierung toxischer Substanzen und das Themenfeld „alternative Geschäftsmodelle“.

Skeptizismus besteht insbesondere von Ökobilanz-Expert:innen zu folgenden Punkten:

1. Durch den vorherrschenden Blick auf Toxizität können andere Umweltauswirkungen übersehen werden, die bei Betrachtung des gesamten Lebenszyklus auffallen würden. Da C2C-Produkte beispielsweise Energieverbrauch und -effizienz nicht fokussieren, schneiden sie in aktuellen Ökobilanzbetrachtungen mitunter schlechter ab als ökoeffiziente Referenzprodukte. (Ein Grund kann sein, dass C2C in seiner Vision ausschließlich von erneuerbaren Energien ausgeht, die im Gegensatz zum derzeitigen Energiemix Ökobilanzen oft verbessern würde.)
2. Obwohl C2C einen motivierenden Ansatz darstellt, gibt es viele praktische / technische Einschränkungen und sollte nicht dogmatisch als Designansatz für alle Anwendungsfelder verstanden sein. Er ist nur bedingt anwendbar bei komplexen Produkten wie zum Beispiel elektronischen Leiterplatten, die in der Praxis nicht recycelt werden können. Für bestimmte Elemente / Verbindungen lassen sich auch aktuell keine Alternativen finden, die recyclingfähig (und nicht toxisch) sind, ohne dass die Funktionalität der Produkte beeinträchtigt würde.
3. Mit biologischen Nährstoffen im C2C-Sinne verbinden sich zwei kritische Punkte:(a) ohne Mikro- oder Makronährstoffe (wie zum Beispiel Stickstoff, Phosphor oder Kalium) bringen sie beim Abbau dem Boden keinerlei Nutzen. Der bioabbaubare Kunststoff PLA wird beispielsweise nur zu Wasser und Kohlendioxid mikrobiell zersetzt – könnte aber durch anaerobe Verwertung oder Verbrennung energetisch genutzt werden. (b) Es kann nicht ausgeschlossen werden, dass die Freisetzung biologischer Nährstoffe ungeplante Umweltauswirkungen im Ökosystem hervorrufen (und zum Beispiel die Biodiversität beeinflussen).
4. Aufbauend auf seinen Grundprinzipien wie Abfall = Nahrung, hat C2C keinerlei Bedenken mit Ressourcenverschwendung und stetigem ökonomischem Wachstum. Aber selbst bei 100% geschlossenen Kreisläufen, die auf komplette Recyclingfähigkeit setzen, braucht es dafür in der Praxis auch wiederum Ressourcen und Energie. Für das von C2C befürwortete kontinuierliche Wachstum werden weitere Primärressourcen inklusive neuer Agrarflächen für biobasierter Materialien auf Kosten der Biodiversität nötig.

Eine ausführliche Auseinandersetzung des Umweltbundesamtes mit dem Cradle to Cradle Ansatz und der C2C Zertifizierung kann in den FAQs nachgelesen werden.

Die Hierarchie der Kreislaufführungen

In der Realität ist das Bild deutlich komplexer. Denn entscheidend ist nicht nur, dass ein Produkt in einen endsprechenden Kreislauf überführt wird, sondern auch auf welchem Niveau dies geschieht.

So werden die Niveau-Stufen der Europäischen Abfallrahmenrichtlinie wie folgt definiert:

• Vermeidung: Jede Maßnahme, die ergriffen wird, bevor ein Stoff, Material oder Erzeugnis zu Abfall geworden ist und die dazu dient die Abfallmenge sowie die schädlichen Auswirkungen des Abfalls auf Mensch und Umwelt oder den Gehalt an schädlichen Stoffen in Materialien und Erzeugnissen zu verringern.
• Wiederverwendung: Jedes Verfahren, bei dem Erzeugnisse oder Bestandteile, die keine Abfälle sind, wieder für denselben Zweck verwendet werden, für den sie ursprünglich bestimmt waren.
• Recycling: Jedes Verwertungsverfahren, durch das Abfallmaterialien zu Erzeugnissen, Materialien oder Stoffen entweder für den ursprünglichen Zweck oder für andere Zwecke aufbereitet werden. Es schließt die Aufbereitung organischer Materialien ein, aber nicht die energetische Verwertung und die Aufbereitung zu Materialien, die für die Verwendung als Brennstoff oder zur Verfüllung bestimmt sind.
• Verwertung: Jedes Verfahren, als dessen Hauptergebnis Abfälle innerhalb der Anlage oder in der weiteren Wirtschaft einem sinnvollen Zweck zugeführt werden, indem sie andere Materialien ersetzen, die ansonsten zur Erfüllung einer bestimmte Funktion verwendet worden wären, oder die Abfälle so vorbereitet werden, dass sie diese Funktion erfüllen.
• Beseitigung: Jedes Verfahren, das keine Verwertung ist, auch wenn das Verfahren zur Nebenfolge hat, dass Stoffe oder Energie zurückgewonnen werden.

Die ökologischen Vorteile einer hochwertigen Kreislaufführung haben sich unmittelbar in einer gesetzlichen Vorrangregelung niedergeschlagen: Abfallvermeidung steht hierbei auf der obersten Stufe. Ist dies nicht möglich, sind Wiederverwendungsoptionen zu favorisieren. Und erst, wenn auch diese Möglichkeit nicht mehr besteht, sind Abfälle vorrangig stofflich zu verwerten oder zu beseitigen.

Wie lassen sich die verschiedenen Kreislaufebenen umsetzen?

Eine Vermeidung, dass Produkte zu Abfällen werden, wird insbesondere durch die Umsetzung der (Öko)Design-Prinzipien Langlebigkeit und Reparierbarkeit in Form nutzungsdauerverlängernder Maßnahmen adressiert. Eigentumsersetzende Nutzungsweisen, die auch unter den Stichworten „Nutzen statt Besitzen“ bzw. „Sharing Economy“ bekannt sind, zielen dagegen auf eine Nutzungsintensivierung. Hierzu zählen auch Produkt-Service-Systeme: Miet-, Verleih- und einige Leasingangebote, aber auch vertraglich definierte Produktleistungen, z. B. „Lichtbereitstellung“. Stationäres Carsharing, öffentliche Bibliotheken oder der Verleih von Elektromaschinen im örtlichen Baumarkt, können zu einer Vermeidung von Abfällen und suffizientem Verhalten seitens der Konsument:innen beitragen. Dennoch ist dies nicht per se als ökologisch unkritisch einzuordnen. Durch eingesparte Kosten kann es zu Reboundeffekten – additiven Konsum – kommen.

Die Wiederverwendung von Produkten nach dem Ende ihrer Nutzung durch den Erstbesitzer findet heute überwiegend im Rahmen von Internetbörsen und Plattformen, statt. Daneben gibt es Flohmärkte und Second-Hand-Läden sowie auch von Kommunen und / oder sozialwirt­schaftlichen Betrieben geführte Gebrauchtwarenhäuser. Ein weiteres, in der Öffentlichkeit meist weniger stark wahrgenommenes Feld, sind Refurbishing-Konzepte, bei denen gebrauchte Geräte professionell geprüft, überholt und durch Remarketing erneut vermarket werden. Diese Konzepte werden überwiegend im Bereich höherwertiger Investitionsgüter realisiert, z.B. bei Werkzeugmaschinen oder Elektronik, von Serverraumausstattung bis Smartphones.

Echtes Komponentenrecycling in dem Sinn, dass funktionale Komponenten aus Altprodukten, die zu Abfall geworden sind, ausgebaut und wieder in den Markt zurückgeführt werden, ist dagegen sehr selten. Faktisch erfolgt dies nur dort wo Altprodukte (zerstörungsfrei) getrennt gesammelt werden und es einen funktionierenden Markt für die „ausgebauten“ Standardkomponenten gibt. Zu den wenigen funktionierenden Beispiele zählen Altteile wie Lichtmaschinen, Scheinwerfer o.ä. aus der Altfahrzeugentsorgung.

Der überwiegende Teil der Kreislaufführungen erfolgt lediglich auf der Ebene der einfachen Verwertung von Grundmaterialien. Funktionierende Verwertungskreisläufe, die breit etabliert sind und relevante Mengen umsetzen, gibt es in der Entsorgungspraxis fast ausschließlich für:

• Massenmetalle, Stahl & Eisen, Kupfer sowie Aluminium werden getrennt erfasst (Schrotthandel), meist gemischt mit Primärrohstoffen in entsprechenden (Sekundär-)Hüttenanlagen eingeschmolzen und als neuwertiger Grundstoff auf den Markt gebracht. Allerdings können nicht alle Metalle in Neuwarenqualität wieder in den Kreislauf zurückgeführt werden. Durch Vermischung des Materials mit anderen Metallen wird dieses verunreinigt und ist nicht mehr für alle Verwendungen geeignet, z. B. bezüglich der Reinheit besonders anspruchsvolle Legierungen.
• Bauschutte werden nach einer Behandlung in entsprechenden Brech- und Sortieranlagen entweder als Zuschlagsstoff oder insbesondere für Unterkonstruktionen z. B. im Straßenbau verwendet.
• Glas: Hier werden besonders alte Getränkeflaschen nach ihrer Getrenntsammlung und Sortierung wieder zu neuen Flaschen verwertet. Eine vollständige Verwertung von Glas aus Altfenstern oder Möbeln o.ä. findet dagegen nicht statt.
• Papier, insbesondere aus dem Bereich der Verpackungen sowie der Druckprodukte, wird nach verschiedenen Altpapiersorten getrennt erfasst und nach entsprechender Behandlung in Altpapierwerken quantitativ zu Recyclingpapierprodukten sowie als Zusatz zu Recyclingpapier haltigen Papier- und Pappequalitäten verarbeitet. Bei Papierfasern nimmt allerdings die Qualität (insbesondere die Faserlänge) mit jedem Verwertungskreislauf deutlich ab. Die Zahl der Kreisläufe ist damit limitiert.
• Textilien: Alttextilien werden nach ihrer Getrenntsammlung und einer Vorsortierung vielfach gerissen und entweder zu Putztüchern oder als Faserfüllungen verwendet. Eine Verwertung zu neuen Textilfasern erfolgt dagegen so gut wie nicht. Die textile-to-textile Recyclingquote wird für den EU-Raum derzeit mit weniger als 1 % angegeben wird. Nach einer Studie von McKinsey könnte sich dieser Wert bis ins Jahr 2030 auf zwischen 18 und 27 % steigern.
• Verpackungskunststoffe werden im Rahmen der verschiedenen Rücknahmesysteme für Altverpackungen erfasst, sortiert und regranuliert. Dieses Sekundärmaterial wird, vielfach nach Vermischung mit Primärgranulaten, einer erneuten Verwendung zugeführt. Doch die direkte Verwendung des Rezyklates als Verpackungsmaterial scheidet insbesondere bei Lebensmitteln aufgrund der hygienerechtlichen Anforderungen aus. So kann das Sekundärmaterial, beispielsweise in Folien oder Bechern, häufig nur als Zwischenlage verwendet werden.

Wo liegen die Grenzen kreislauffähiger Produktlösungen?

In der Konsequenz wird deutlich, wo die Grenzen des Prinzips „Kreislauf­fähigkeit“ liegen. Die Entsorgungswirtschaft ist aktuell auf die Kreislaufführung einzelner Materialien ausgelegt, die in großen Mengen anfallen, nicht aber für spezielle oder neuartige Materialien, die im Alltag nur in kleinen Mengen Verwendung finden.

Bei Produkten, die später mit hoher Wahrscheinlichkeit gemeinsam mit dem Hausmüll entsorgt werden, macht es nur wenig Sinn, in einen erhöhten (Ressourcen-)Aufwand zu investieren, um für deren Recyclingfähigkeit Sorge zu tragen. Aktuell werden diese Produkte in Deutschland einer Müllverbrennungsanlage zugeführt. Umweltentlastend wirkt sich bei diesen Produkten nur eine Vermeidung von problematischen Stoffen aus, die in Form von Abgasen oder Schlacken durch die Verbrennung zu Umwelt- oder Gesundheitsproblemen führen können. So werden z. B. die Textil- oder Kunststoffanteile eines „mülltonnen­gängigen“ Spielzeuges diesen Weg gehen und nicht in einer getrennten Materialverwertung gelangen.

Das gilt auch für die Altprodukte, die in eine Sperr­müllsammlung gegeben werden wie z. B. Altmöbel. Auch hier erfolgt in der Entsorgungspraxis keine weitere Trennung oder Rückführung. Eine Ausnahme sind größere (Eisen-)Metallanteile, die ggf. magnetisch abgeschieden und zu Sekundärstahl recycelt werden.

Bei Produkten, die besonderen Regelungen zur abfallrechtlichen Produktverantwortung und damit in der Regel einer Getrenntsammlungs- und -Behandlungspflicht unterworfen sind, ergibt sich ein anderes Bild.

Diese Produkte sind derzeit:

• Verpackungen
• Altfahrzeuge
• Elektrogeräte und Altbatterien

Die Behandlung und Verwertung dieser Produktabfälle ist besonderen gesetz­lichen Regelungen unterworfen. Dabei sind definierte Mindestanfor­derungen an die (Vor-)Behandlung zu erfüllen. So sind Altfahrzeuge z. B. vor der weiteren Entsorgung trockenzulegen und bei Elektrogeräten sind Batterien und Akkumulatoren auszubauen. Zum anderen müssen definierte Verwertungs­quoten erreicht werden. Diese beziehen sich bislang darauf, welche Massenanteile einer Verwertung zuzuführen sind. Dabei wird zwischen stofflichen und energetischen Verwertungswegen unterschieden. Die Quotenanforderungen betreffen aktuell die Zuführung und nicht den späteren Output dieser Anlagen. Gehen also in einer Anlage zur stofflichen Verwertung größere Mengenanteile verloren, z. B. durch einen Verbrennungsschritt im Verwertungsverfahren, so bleibt dies unberücksichtigt. Zum anderen zählt auch das einfache Untermischen / Auffüllen, z.B. als Zementzuschlagsstoff, bereits als stoffliche Verwertung.

Diese grundlegenden Regelungen können auf sehr unterschiedliche Art und Weise erfüllt werden. Gerade in Bezug auf die Frage, wie hoch der Anteil der manuellen Demontage und wie selektiv die Materialtrennung nach dem anschließenden Schreddern ausfallen, unterscheiden sich die möglichen Praxislösungen – auch aus ökologischer Perspektive.

Basierend auf der Relation Kosten versus Aufwand werden in der Entsorgungspraxis so zumindest einige Materialien von hohem Wert wie Edelmetalle mit zusätzlichem Aufwand separiert. So gibt es am Markt einen etablierten Trennstandard. Das Potenzial von Produkten, die über diesen etablierten Trennstandard hinaus kreislauffähig gestaltet wurden, wird dann leider nicht genutzt. Aus diesem Grund wird es auch für große Herstellerfirmen attraktiv eigene Waren durch Rücknahmeangebote selbst zu verwerten.