nt 02 | 2025 Im Kreis gedacht - Wege zur zirkulären Wirtschaft
Nachhaltige Kreislaufwirtschaft - eine Frage der Bewertung
Karin Fazeni-Fraisl und Lukas Zeilerbauer
Aktuelle Herausforderungen & Rahmenbedingungen
Kreislaufwirtschaft ist in den vergangenen Jahren zu einem beliebten Schlagwort avanciert und wird vielfach als Zukunftslösung für ein nachhaltiges Wirtschaftssystem gesehen. Ein wesentlicher Indikator zur Messung der Umsetzung der Kreislaufwirtschaft ist die Material-Zirkularitätsrate¹, die derzeit im EU-Durchschnitt bei 11,4 Prozent (AT: 12,8 Prozent) liegt. Das Ziel, eine Zirkularitätsrate von rund 23 Prozent bis 2030 innerhalb der EU zu erreichen, scheint nicht möglich, da seit 2017 eine Stagnation eingetreten ist[1]. Im erst kürzlich präsentierten „New Industrial Deal“ der Europäischen Union (EU) kommt der Kreislaufwirtschaft und der Versorgungssicherheit mit Rohstoffen eine zentrale Rolle zu. Der für das Jahr 2026 geplante Economy Act zielt in diesem Zusammenhang auf eine Zirkularitätsrate von 24 Prozent bis 2030 ab und will vor allem durch Wiederverwendung und Recycling die Abhängigkeit Europas von Importen von kritischen und strategischen Rohstoffen reduzieren[2].
Kunststoffsortieranlage. Foto: Adobe Express
Die Herausforderungen für die Umsetzung von Kreislaufwirtschaft sind nach wie vor mannigfaltig und betreffen neben regulatorischen Hemmnissen (z. B. Normung) vor allem auch fehlende Märkte und Lieferanten für Sekundärrohstoffe, zu wenig technologische Kapazität für Recycling oder (noch) zu geringe Anfallmengen von Future Waste-Komponenten wie beispielsweise Batterien, PV-Module, Rotorblätter oder Permanentmagneten. Weitere offene Fragestellungen betreffen Lücken in der Technologieentwicklung bzw. in Bezug auf den Technologiereifegrad sowie langlebiges Produktdesign oder den Einsatz von Sekundärrohstoffen im Produkt ohne Qualitätsverlust, um nur einige anzuführen[3].
Nicht zuletzt spielen auch Konsument*innen eine wichtige Rolle für eine zukünftige Kreislaufwirtschaft: Einerseits in Bezug auf Kaufentscheidungen, zum Beispiel Reparaturfähigkeit oder Ersatzteilverfügbarkeit als Kaufkriterium oder die Bereitschaft einen höheren, „green Premium“-Preis, zu akzeptieren, andererseits aber auch am Anfang einer Reuse- und Recyclingkette, wenn es um Trennung und Rückgabe der Wertstoffe und Produkte für Wiederverwendung und Recycling geht[3] [4] [5].
Nachhaltigkeitsbewertung der Kreislaufwirtschaft
Die Definition der Kreislaufwirtschaft gemäß ISO Norm 59004:2024 legt die Notwendigkeit zur Durchführung von Analysen zu den ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen Auswirkungen von Kreislaufwirtschaftstätigkeiten nahe, indem auf den Beitrag zu einer nachhaltigen Entwicklung verwiesen wird: Unter Kreislaufwirtschaft wird ein Wirtschaftssystem verstanden, das einen systemischen Ansatz verfolgt, um einen Kreislauf von Ressourcen aufrechtzuerhalten, indem es ihren Wert regeneriert, bewahrt oder steigert und gleichzeitig zu einer nachhaltigen Entwicklung beiträgt[6]. Ein Blick auf die Top 10 der in der österreichischen produzierenden Industrie umgesetzten Kreislaufwirtschaftsinitiativen verrät, wo aktuell der Fokus liegt: in der Verwendung rezyklierter Rohstoffe, der Nutzung von Produktionsabfällen, dem Einsatz von Sekundärrohstoffen, der Vermeidung von Abfällen, der Wiederverwendung und Aufbereitung von Altprodukten sowie der nachhaltigen Gestaltung von Verpackungen[7].
Es wird davon ausgegangen, dass die Produktdesignphase zwischen 70 und 80 Prozent des ökologischen Fußabdrucks bestimmt, nicht nur durch die Festlegung der wesentlichen Produktmerkmale und Herstellungsprozesse, sondern auch durch Entscheidungen in Bezug auf Lieferketten und Distributionswege[8] [9] [10]. Hinzu kommt, dass zu Beginn einer Produkt- bzw. Prozessentwicklung der Freiheitsgrad im Design meist höher ist, und Kosten für potenzielle Adaptierungen niedriger, die Datenunsicherheit jedoch höher[11]. Abbildung 1 zeigt die Schlüsselpunkte für die Begleitung einer Produkt- und Prozessentwicklung als iterativen Vorgang mittels ökologischer Bewertung.
Zur Bewertung der Nachhaltigkeit von Produkten und Prozessen der Kreislaufwirtschaft stehen als häufig eingesetzte und anerkannte Methoden in erster Linie das ökologische Life Cycle Assessment (e-LCA) gemäß ISO 14040/44 (Guinée, 2002), das Social Life Cycle Assessment (s-LCA)[12] zur Bewertung potenzieller sozialer und gesellschaftlicher Auswirkungen, die Lebenszykluskostenrechnung (LCC)[13] bzw. die techno-ökonomische Analyse (TEA) zur Abschätzung der wirtschaftlichen Performance zur Verfügung. Im Nachfolgenden wird anhand eines vereinfachten Beispiels aus dem Kunststoffrecycling auf die mögliche Rolle von Qualität und Produktdesign in Bezug auf die ökologische Nachhaltigkeit von Kunststoff-Rezyklaten eingegangen.
Ansatzpunkte der ökologischen Nachhaltigkeit im Kunststoffrecycling
Aktuelle Untersuchungen zeigen deutlich, dass der Einsatz von rezykliertem Kunststoff nicht per se die ökologisch nachhaltigere Lösung sein muss. Während die Treibhausgaseinsparung entlang der Kette von der Rohstoffgewinnung bis zum Kunststoffrohmaterial (z. B. Granulat für die Weiterverarbeitung) von Rezyklaten gegenüber Neuware als Rohmaterial zwischen 60 Prozent bis rund 80 Prozent beträgt, kann sich beispielsweise eine höhere notwendige Materialstärke entlang der Kette von der Rohstoffgewinnung bis zum fertigen Kunststoffprodukt (z. B.: Becher, Flasche) – zur Erzielung der gewünschten Produkteigenschaften im Endprodukt, wie z. B. Joghurtbecher, Verpackungsfolie, Getränkeflasche, etc., negativ auf den Treibhausgaseinsparungseffekt durch den Einsatz von Rezyklaten auswirken.
Ab einem gewissen Punkt kann es sogar zu einer Verschlechterung der THG-Bilanz aufgrund des höheren Materialverbrauchs und damit verbundenen höheren Emissionen entlang der gesamten Produktionskette für das Produkt im Vergleich zu einem Produkt aus 100 Prozent Neuware kommen. Manche Quellen gehen z. B. davon aus, dass eine Substitutionsrate von mind. 70 Prozent Neuware (v-Kunststoffe) durch rezyklierten (r-) Kunststoff notwendig ist, um r-Kunststoff zu einer nachhaltigeren Lösung zu machen[14]. Es zeigt sich jedenfalls deutlich, dass der Treibhausgaseinsparungseffekt bei der Substitution von v-Kunststoffen stark von der Qualität der erzielten Rezyklate abhängt, wie dies in einer Untersuchung von Zeilerbauer et al. (2024) für einen grauen Müllsack festgestellt wurde, der zu 80 Prozent aus r-Kunststoff besteht[15].
Basierend auf den in Ecoinvent 3.11[16] verfügbaren Emissionsfaktoren für die v- und r-Kunststoffe Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), Polyethylenterephthalat (PET) und Polystyrol (PS) wurde das maximal mögliche Produktgewicht bei unterschiedlichen r- und v-Kunststoff Mischverhältnissen ermittelt, bei dem eine Treibhausgaseinsparung gegenüber dem Produkt aus 100 Prozent Neuware möglich ist (siehe Abbildung 2). Während bei einem r-Kunststoffanteil von 20 Prozent das Endprodukt um rund 14 bis 18 Prozent mehr Masse je nach Kunststoffart aufweisen darf. Bei einem Endprodukt, das zu 100 Prozent aus Rezyklat besteht, muss die Masse je nach Kunststoffart eine jedenfalls unter der 2,5-fachen bis rund vierfachen Masse gegenüber 100 Prozent Neuware liegen, um eine Treibhausgaseinsparung zu ermöglichen. Da es sich hierbei um eine rein theoretische Darstellung handelt, ist in Frage zu stellen, ob derart hohe Massen aus technischen Gesichtspunkten in Hinblick auf die jeweilige Anwendung oder in Bezug auf die Logistik Sinn machen.
Fazit
Die Qualität des Rezyklats bestimmt einerseits das erzielbare Produkt sowie dessen Design. Der Erzeugung hochwertiger Rezyklate ist daher Priorität einzuräumen, um einen möglichst hohen r-Kunststoff-Anteil in Produkten zu ermöglichen, und gleichzeitig den Materialeinsatz zur Kompensation minderer Qualität gering zu halten. Nur auf diese Weise kann die erzielbare Treibhausgaseinsparung durch die Substitution von Neuware durch Rezyklate maximiert bzw. sichergestellt werden.
Autor*innen
Dr.in Karin Fazeni-Fraisl ist Senior Researcher am Energieinstitut der JKU Linz. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
Dipl.-Ing. Lukas Zeilerbauer ist Research Associate am Energieinstitut der JKU Linz. Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein!
Weiterführende Informationen
¹ Beschreibt das Verhältnis von recycelten und wiederverwendeten Materialien (im Kreislauf geführte Materialien) im Verhältnis zur gesamten Materialnutzung.
Mechanisches Recycling von Kunststoffen
Lebenszyklusdenken im Produktdesign von Kunststoffprodukten auf Rezyklatbasis
Literatur
[1] European Environment Agency, „Circular Material Use Rate in Europe“. Zugegriffen: 3. April 2025. [Online]. Verfügbar unter: https://www.eea.europa.eu/en/analysis/indicators/circular-material-use-rate-in-europe
[2] European Commission, „Clean Industrial Deal“. Zugegriffen: 9. April 2025. [Online]. Verfügbar unter: https://commission.europa.eu/topics/eu-competitiveness/clean-industrial-deal_en
[3] F. Holly, G. Kolar, M. Berger, S. Fink, P. Ogonowski, und S. Schlund, „Challenges on the way to a circular economy from the perspective of the Austrian manufacturing industry“, Front. Sustain., Bd. 4, S. 1243374, Okt. 2023, doi: 10.3389/frsus.2023.1243374.
[4] Enabling consumer choices for a circular economy, Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2022.
[5] E. Ruokamo, M. Räisänen, und S. Kauppi, „Consumer preferences for recycled plastics: Observations from a citizen survey“, Journal of Cleaner Production, Bd. 379, S. 134720, Dez. 2022, doi: 10.1016/j.jclepro.2022.134720.
[6] ISO 59004:2024(en), Circular economy — Vocabulary, principles and guidance for implementation, 2024.
[7] Günther Kolar, F. Holy, Nicola Fließer, und Manuel Berger, „Zukunft Kreislaufwirtschaft. Relevanz und Herausforderungen am Weg zu einem zirkulären Geschäftsmodell“, 2023. Zugegriffen: 3. April 2025. [Online]. Verfügbar unter: https://efs.consulting/wp-content/uploads/2023/02/2023_EFS-Consuling_Zukunft-Kreislaufwirtschaft_Whitepaper.pdf
[8] M. Hamilton und S. Shelly, „Life Cycle Assessment of Liquid Epoxy Resin“, Huntigton, 2020. Zugegriffen: 3. April 2025. [Online]. Verfügbar unter: https://entropyresins.com/app/uploads/LTS-Gougeon-LER-Product-Full-Life-Cycle-Assessment_Final.pdf
[9] Z. R. VDI, „Produktentwicklung“. Zugegriffen: 3. April 2025. [Online]. Verfügbar unter: https://www.ressource-deutschland.de/themen/produktentwicklung/
[10] L. Kong u. a., „A life-cycle integrated model for product eco-design in the conceptual design phase“, Journal of Cleaner Production, Bd. 363, S. 132516, Aug. 2022, doi: 10.1016/j.jclepro.2022.132516.
[11] M. Villares, A. Işıldar, C. Van Der Giesen, und J. Guinée, „Does ex ante application enhance the usefulness of LCA? A case study on an emerging technology for metal recovery from e-waste“, Int J Life Cycle Assess, Bd. 22, Nr. 10, S. 1618–1633, Okt. 2017, doi: 10.1007/s11367-017-1270-6.
[12] UNEP, „Guidelines for Social Life Cycle Assessment of Products and Organizations 2020.“, United Nations Environmental Programm, 2020. Zugegriffen: 9. April 2025. [Online]. Verfügbar unter: https://www.lifecycleinitiative.org/wp-content/uploads/2021/01/Guidelines-for-Social-Life-Cycle-Assessment-of-Products-and-Organizations-2020-22.1.21sml.pdf
[13] E. Abbate u. a., „Safe and sustainable by design chemicals and materials-methodological guidance: Abbate, E., Garmendia Aguirre, I., Bracalente, G., Mancini, L., Tosches, D., Rasmussen, K., Bennett, M.J., Rauscher, H., Sala, S.“, European Commission, Joint Research Centre. in EUR, no. 31942. Luxembourg: Publications Office of the European Union, 2024. doi: 10.2760/28450.
[14] S. Rajendran u. a., „Plastics recycling: insights into life cycle impact assessment methods“, Plastics, Rubber and Composites, Bd. 42, Nr. 1, S. 1–10, Feb. 2013, doi: 10.1179/1743289812Y.0000000002.
[15] L. Zeilerbauer, J. Fischer, K. Fazeni-Fraisl, M. Mager, J. Lindorfer, und C. Paulik, „Life cycle assessment of mechanical recycling of low-density polyethylene into film products-towards the need for life cycle thinking in product design“, Resources, Conservation and Recycling, Bd. 209, S. 107807, Okt. 2024, doi: 10.1016/j.resconrec.2024.107807.
[16] Ecoinvent, Ecoinvent Database. [Online]. Verfügbar unter https://ecoinvent.org/the-ecoinvent-database/