Kreislaufwirtschaft: Bosch Research optimiert Produktkreisläufe

Die Menschheit steht vor einem grundlegenden Problem: Die Erde verfügt nicht über genügend Ressourcen, um das aktuelle Konsumniveau langfristig aufrechterhalten zu können. Gleichzeitig leidet die Umwelt unter den Emissionen, die bei der Herstellung und Verwendung immer neuer Produkte entstehen. Bosch strebt daher kontinuierlich nach einem nachhaltigen Umgang mit Ressourcen und hat sich zum Ziel gesetzt, einerseits die Kreislaufwirtschaft zu stärken und andererseits zunehmend Produkte zu entwickeln, die mehr als nur ein Leben haben. Am Konzept der Kreislaufwirtschaft und seinen zugrundeliegenden Methoden forscht Bosch Research. So tragen wir dazu bei, dass Bosch in seinen vielfältigen Geschäftsfeldern Produkte noch effizienter in Kreisläufen entwickeln und herstellen kann. Die Forscherinnen und Forscher von Bosch Research arbeiten zudem an technologischen Lösungen, die nachhaltige Materialströme absichern und die Ressourceneffizienz erhöhen.

Damit eine ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft der Bosch-Produkte gelingen kann, muss der gesamte Produktlebenszyklus betrachtet werden. Ein wesentlicher Teil unserer Forschungsarbeit ist deshalb zunächst, Methoden zu entwickeln, die die ökologischen Auswirkungen der Bosch-Produkte transparent machen. Mit Hilfe einer Lebenszyklusbewertung (engl.: Life Cycle Assessment – LCA) lassen sich komplette Produktlebenszyklen abbilden und dabei auch ökologische Verbesserungspotenziale identifizieren. Dabei kann es sich um einzelne Materialien, Komponenten oder auch Produktionsschritte handeln. Mit dieser Methodik finden wir bei Bosch Research schon während der Entwicklung heraus, wie nachhaltig ein Produkt sein wird. Die daraus abgeleiteten Simulationen zeigen, wie durch Anpassungen bei Material, Fertigung oder Produktdesign nachhaltigere Produkte entstehen können. Maßgeschneiderte LCA-Ansätze ergänzen so die bestehenden Methoden der Produktentwicklung bei Bosch. Mit den Erkenntnissen aus der Anwendung dieser Methoden können wir die kritischsten Aspekte im Lebenszyklus unserer Produkte zu identifizieren und bereits in der Designphase gezielt zu verändern. Dieser nachhaltige und zukunftsweisende Ansatz firmiert unter dem Begriff „Ökodesign“ (engl.: Eco Design).

Das Eco Design ist ein wichtiger Baustein der Kreislaufwirtschaft und umfasst alle Designentscheidungen bei der Produktentwicklung, die das Ergebnis nachhaltiger machen. Nachhaltigkeitskriterien werden bei der Materialauswahl, der Gestaltung der Fertigungsprozesse und in der Logistik berücksichtigt. Es werden auch Designprinzipien angewendet, um die Nutzungsdauer des Produkts zu verlängern, eine intensivere Nutzung zu ermöglichen oder sogar ein zweites Leben des Produkts (engl.: Second Life) zu schaffen. Das Ziel ist stets, insgesamt weniger Ressourcen im Produktlebenszyklus zu verbrauchen. Dabei gilt, dass ein langes Produktleben nicht pauschal besser ist als ein kürzeres: Wenn beispielsweise die Energieeffizienz einer neuen Produktgeneration der älteren deutlich überlegen ist, kann aus Nachhaltigkeitsgesichtspunkten ein früherer Geräteaustausch unter Verwertung des Altgeräts vorteilhaft sein. Wann genau dieser Punkt erreicht ist, finden unsere Produktentwicklerinnen und -entwickler ebenfalls mit der LCA-Methodik heraus.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten der Kreislaufführung, angefangen bei Wartung und Aktualisierung, über Reparatur und Wiederverwendung bis hin zu Instandsetzung und Um- oder Überarbeitung. So können für Produkte gebrauchte Teile anstelle von fabrikneuen verwendet werden. Sie erhalten auf diese Weise ein „zweites Leben“. Zusätzlich geht es im Rahmen der Kreislaufwirtschaft darum, Wertstoffe am Ende der Produktlebensdauer zurückzugewinnen und für die Herstellung neuer Produkte zu nutzen (Recycling).

Ein erster Schritt zur Verlängerung der Produktlebensdauer besteht darin, sie instand zu halten und zu pflegen; oder sie beispielweise per Software-Update zu aktualisieren, damit sie lange genutzt werden können. Eine regelmäßige und sachgemäße Wartung, etwa der Ölwechsel beim Motor oder die Heizungswartung, kann verhindern, dass Produkte frühzeitig kaputt gehen. Zudem sollten sie, wo möglich, auch aktualisiert werden, um ihre Funktionalität und Leistungsfähigkeit zu erhalten oder gar zu verbessern.

Beim Recycling von Produkten werden in Abgrenzung zu den Second-Life-Ansätzen die verwendeten Wertstoffe wiederaufbereitet. Das Ausgangsprodukt wird dabei zerstört und die Materialien herausgelöst, beispielsweise durch Einschmelzen. So entsteht aus dem Altmaterial ein sekundärer Rohstoff, aus dem wieder neue Produkte entstehen.

Damit diese drei Ansätze Realität werden können, müssen die Produkte dafür ausgelegt sein – mit Fokus auf Reparierbarkeit, Wiederverwendung, Aufarbeitung, Überarbeitung und Recycling. Um das Bewusstsein der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter für diese Ansätze zu schärfen und Eco Design in den Produktentstehungsprozess einzubringen, entwickeln wir bei Bosch Research Schulungen für die Geschäftsbereiche von Bosch.

Die Materialauswahl bei der Entwicklung neuer Produkte ist ein wichtiger Aspekt des Eco Designs. Bei Bosch Research suchen wir kontinuierlich nach Möglichkeiten, den Anteil nachhaltiger Materialien im Produktportfolio zu erhöhen. So wird zum Beispiel Upcycling eingesetzt, um aus vermeintlichem Müll neue Produkte zu schaffen. Allerdings war es bisher schwierig, aus recyceltem Material anspruchsvolle Industrietechnik herzustellen, die hohen mechanischen Belastungen und langen Laufzeiten standhalten können. Im Projekt „Nachhaltige Kunststoffe“ arbeitet ein Expertenteam bei Bosch Research daran, genau dies zu ermöglichen. Dabei liegt der Fokus auf der Entwicklung der richtigen Materialzusammensetzung. Bei der Herstellung von Ultraschallsensorgehäusen für Parkpiloten aus alten Fahrzeugbatterien ist dies bereits gelungen.

Materialrecycling ist für die Kreislaufwirtschaft eine wichtige Option, wenn Second-Life-Ansätze sich nicht umsetzen lassen oder nicht sinnvoll sind. In verschiedenen Projekten entwickeln die Forscherinnen und Forscher von Bosch Research Konzepte, um die Wiederverwertung von Materialien zu verbessern. Ein aktuell verfolgter Ansatz ist das sogenannte Urban Mining, bei dem beispielsweise Edelmetalle aus defekten Elektrogeräten und Elektronikbauteilen extrahiert werde, anstatt sie aus natürlichen Quellen wie Erzen zu gewinnen.

Entscheidend für den Erfolg von Urban Mining ist, dass Geräte mit geeigneten Strategien kostengünstig zerlegt werden können. Ziel ist es, einen möglichst großen Anteil der wertvollen Ressourcen mit minimalem Energieaufwand zurückzugewinnen. So kann der Materialkreislauf geschlossen und eine nachhaltigere Ressourcennutzung ermöglicht werden.