14. Oktober 2021

Recycling beginnt beim Produktdesign

Großversuch mit Kühl-/Gefriergeräten gibt Aufschluss über Wiederverwertbarkeit

Wissenschaftler*innen des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) haben bei STENA-Recycling im rheinland-pfälzischen Baumholder einen Großversuch mit 100 Kühl-/Gefriergeräten durchgeführt. Die Haushaltgeräte wurden dabei einzeln durch die Wiederverwertungsanlage begleitet, um ihre Recyclingfähigkeit im Sinne der Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe zu erfassen. Ziel ist zu zeigen, dass für eine hohe Rückgewinnungsquote der einzelnen Bestandteile und Materialien bereits eine konstruktive Gestaltung der Haushaltsgeräte nötig ist. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert den Versuch im industriellen Maßstab über das Projekt „Circular by Design“.


Die Knappheit heimischer Rohstoffe macht einen nachhaltigen Umgang mit Ressourcen für Deutschland unabdingbar. Damit geht ein Umdenken in der Nutzung von primären und sekundären Rohstoffen hin zum lebenszyklusweiten Stoffstrommanagement einher. Im Jahr 2010 wurden beispielsweise nur 14 Prozent der in Deutschland eingesetzten Rohstoffe aus Schrotten gewonnen – bei Recyclingkosten von über 50 Milliarden Euro. Für Stoffe wie Aluminium, Stahl oder Kupfer, die sich in vielen Konsumgütern wie Elektrogeräten wiederfinden, lag im Jahr 2016 der Anteil an Sekundärrohstoffen bei der Gesamtproduktion in Deutschland gerade einmal bei 40 Prozent.

„Eine wesentliche Ursache dafür ist, dass beim Produktdesign und der Herstellung von Produkten die Kreislauf- und Recyclingfähigkeit am Lebenszyklusende der Geräte bisher kaum beachtet wird. Hier setzt das Projekt ,Circular by Design‘ an: Am Beispiel von Kühl- und Gefriergeräten – denn 99,9 Prozent aller Haushalte in Deutschland verfügen über ein solches Gerät – wollen wir zeigen, welche Materialeffizienzpotentiale im Hinblick auf die Rückgewinnung der enthaltenen Rohstoffe, sowohl bezüglich des konstruktiven Produktdesigns als auch der Materialauswahl, vorhanden sind“, erklärt HIF-Projektkoordinatorin Dr. Simone Raatz.

Unter Mitwirkung der Projektpartner Becker Elektrorecycling GmbH (BEC), Entsorgungsdienste Kreis Mittelsachsen (EKM), Wuppertal-Institut für Klima, Umwelt, Energie gGmbH sowie Folkwang Universität der Künste (FUdK) erstellen die Wissenschaftler*innen einen Norm- und Designprozess für einen Kühl-/Gefriergeräte-Prototypen. Dieses Gerät wird sowohl hinsichtlich Energieeffizienz als auch in Bezug auf die Ressourceneffizienz optimiert sein. Die dafür notwendige Datengrundlage hat nun der großangelegte Test geschaffen.

„Für den Versuch haben wir 100 Kühl-/Gefriergroßgeräte unterschiedlichen Alters ausgewählt. Die Altgeräte wurden zunächst charakterisiert, anschließend wurden Wert- und Störstoffe für das Recycling, zum Beispiel sichtbare Platinen, Kabel und Glasböden, Kühlmittel und Kompressoren entnommen. Die entfrachteten Kühlgeräte wurden schließlich in der mechanischen Anlage zerkleinert und separiert“, beschreibt Magdalena Heibeck den Prozess, den die HIF-Forscherin für ihre Doktorarbeit betreut hat, und fährt fort: „Alle gewonnenen Daten sowie die Produktqualität der Recyclate werden wir nun bewerten und einen Zusammenhang zur konstruktiven Gestaltung der Kühlgeräte herstellen. Daraus können wir Rückschlüsse für das Produktdesign ziehen und Handlungsempfehlungen für die Kühlgerätehersteller ableiten. Denn das hat der Versuch bereits gezeigt: Jedes Kühl- oder Gefriergerät ist derzeit anders aufgebaut und muss entsprechend anders für die Trockenlegung des Kühlkreislaufs und das mechanische Recycling vorbereitet werden. Das bedeutet einen erheblichen zeitlichen Aufwand und vor allem viel Muskelkraft.“

Ziel des Projekts ist ein Designkonzept, das auf die Kreislaufführung der verwendeten Materialien in Konsumgütern abgestimmt ist. Denn fast 60 Prozent des Gewichts von Kühl-/Gefriergeräten entfallen auf Stahl, Kupfer und Aluminium. Dazu kommen Kunststoffe mit einem Gewichtsanteil von etwa 35 Prozent. Das entspricht einem Materialwert an Sekundärrohstoffen von rund 25 Millionen Euro pro Jahr, allein für die produzierte Gerätetonnage eines Kühlgeräteherstellers. Einsparpotentiale ergeben sich damit durch einen geringeren Materialeinsatz, die Substitution schlecht-wiederverwertbarer Materialien wie Polyurethan (PU) Schaum oder Kühlmittel, die Vereinfachung des mechanischen Recyclings der metallischen Abfälle sowie eine Erhöhung des Anteils sekundärer Rohstoffe bei Konsumgütern.
-> Zum Original-Beitrag des HZDR.


Foto ©HZDR/HIF: Projektteam Circular by Design beim Großversuch in Baumholder.

Das könnte Sie auch interessieren

22. Sep 2021

Effiziente und ressourcenschonende Motorenfertigung

Fraunhofer IFAM Dresden entwickelt gedruckte Bleche für Elektroantriebe Am Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM in Dresden ist ein…

WEITERLESEN

06. Sep 2019

Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS

Das Fraunhofer IWS Dresden steht für Innovationen in der Laser- und Oberflächentechnik. Das Institut bietet Lösungen aus einer Hand: von…

WEITERLESEN

01. Nov 2018

HZDR-Schülerlabor DeltaX erweitert

Das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) eröffnete am 30. Oktober 2018 den Erweiterungsbau des Schülerlabors DeltaX. Das DeltaX wurde 2011 gegründet und…

WEITERLESEN