Der weltweit steigende Rohstoffbedarf, Preisdynamiken und Rohstoffverknappung, das Vor­kommen essentieller Rohstoffe in nur wenigen Abbaugebieten sowie Lieferengpässe durch politisch instabile Exportregionen stellen eine bislang als weitgehend gesichert geglaubte Versorgungslage zunehmend in Frage, erschweren ihre Planbarkeit und werden damit zu ei­nem Risikofaktor für die deutsche Wirtschaft.

Der Wirtschaftsstandort Bayern ist mit seinen High-Tech-Unternehmen in der Automobil­branche, der Elektro- und Elektroniksparte, im Maschinenbau und in der Metall- und Che­mischen Industrie von dieser Entwicklung besonders betroffen. Für den Erhalt der Produkti­vität und der Wettbewerbsfähigkeit der bayerischen Unternehmen ist deshalb ein Umdenken und Umsteuern beim Gebrauch und Verwerten von Rohstoffen zwingend erforderlich. Maß­nahmen zur Ressourcenschonung, zur Effizienzsteigerung, zum Recycling und zur Wieder­verwendung von Rohstoffen gewinnen über den Schutz der Umwelt hinaus eine eminente wirtschaftliche Bedeutung.

Das Bayerische Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz (StMUV) hat ange­sichts dieser Herausforderungen die Förderung des Forschungs- und Entwicklungspro­gramms ForCycle – Rohstoffwende Bayern beschlossen und unterstützt das Vorhaben für drei Jahre mit ca. 3 Millionen Euro. Erreicht werden sollen eine Steigerung des Sekundärroh­stoffanteils und eine Reduzierung beim Verbrauch primärer Stoffe in der bayerischen Wirt­schaft. Diese Trendumkehr – weg vom Einsatz fabrikneuer Rohstoffe und hin zum Recycling gebrauchter Materialien mit anschließender Rückführung in den Produktionsprozess – markiert ein grundle­gendes Umdenken im Umgang mit natürlichen Ressourcen. Es ist der Grundstein für eine Rohstoffwende in Bayern.

Das strategische Konzept für ForCycle beruht auf einer Rohstoffbetrachtung, die den gesamten Wertschöpfungsprozess eines Rohstoffs und seiner Funktionen in den Blick nimmt. Die Fokussierung auf die stoffliche Dimension der Ressourcenstrategie reagiert auf die kaum noch überschaubare Vielzahl der Stoffe und Materialien in den Gebrauchsgütern, bei der selbst Produzenten keine hinreichende Kenntnis mehr über die stoffliche Zusammen­setzung der von ihnen hergestellten Produkte haben. Um Klarheit über die Vorkommen, Reichweiten und über die aktuellen wie prognostizierten Bedarfe der technologisch genutzten Rohstoffe zu erhalten, müssen die Werdegänge dieser Rohstoffe nachvollzogen werden. Wo wird der Stoff, in welchen Mengen, in welcher Qualität, in welcher Konzentration, unter wel­chen sozialen Bedingungen und politischen Verhältnissen abgebaut? Auf welchen gegebenen­falls verschlungenen Lieferwegen  und – aufgrund der internationalen Arbeitsteilung – un­übersichtlichen Produktionswegen gelangt der Rohstoff oder ein Zwischenprodukt nach Deutschland/Bayern zur Ver- bzw. Weiterverarbeitung? Was geschieht mit den Produkten in der Nachnutzungsphase? Enden sie auf einer Mülldeponie oder werden sie einem Recycling­verfahren zugeführt?  Gibt es Dissipationsverluste bereits während des Produktionsprozesses, im Verlaufe der Nutzung oder durch die Entsorgung, gegebenenfalls durch Ablagerung auf Deponien?

Mit diesem ressourcenstrategischen Ansatz wird die Wertschöpfung von Stoffen nicht nur auf allen Nutzungs- und Wirkungswegen verfolgt und analysiert, sondern die Kritikalität eines speziellen Stoffes kann an unterschiedlichen Schnittstellen der Wertschöpfungskette bewertet werden. Damit können für die weitere Nutzung des Stoffes alternative Wege bzw. die Not­wendigkeit der Substitution dieses Stoffes aufgezeigt werden.

Das ForCycle-Projekt verbindet grundlagenorientierte Forschungen mit neuartigen Technolo­gieentwicklungen und Industriekooperationspartnern. Ein solches Projekt ist ein offener Pro­zess im Hinblick auf die wissenschaftlich-technischen Entwicklungen und gleich­ermaßen bezogen auf die Umsetzung von Innovationen durch die Industriepartner. Die ForCycle-Pro­jekte sind Pilotprojekte und sie initiieren wechselseitige Lernprozesse.

Die Zusammenarbeit mit Unternehmen zur finanziellen Unterstützung der Forschungsprojekte ist ein wesentliches Ziel von ForCycle, so dass Erprobung und Anwendung der neuen Verfah­ren und Technologien unmittelbar ineinander greifen können. Die Einbindung von Unterneh­men zusätzlich zu den bereits bestehenden Kooperationen wird als fortwährender Prozess verstanden und über die gesamte Laufzeit des Verbundes weiter verfolgt.

Einzelprojekte im Projektverbund:

Prof. Dr. Armin Reller (Universität Augsburg, Lehrstuhl für Ressourcenstrategie, Wissenschaftszentrum Umwelt (WZU)): Ressourcenstrategie für die Rohstoffwende Bayern - unter besonderer Berücksichtigung von Sekundärrohstoffen.

Prof. Dr. Soraya Heuss-Aßbichler (LMU München, Department für Geo- und Umweltwis­senschaften, Sektion Mineralogie, Petrologie & Geochemie): Entwicklung einer Gesamtlö­sung zur effektiven Rückgewinnung von Buntmetallen aus Industrieabwässern.

Prof. Dr. Siegfried Horn (Universität Augsburg, LS Experimentalphysik, Institut für Physik) in Kooperation mit Prof. Dr. Klaus Drechsler (Fraunhofer Projektgruppe FIL, Augsburg):
Ressourceneffiziente Faser-Matrix-Separation für das Recycling von Carbonfaserstrukturen.

Prof. Dr. Burkhard König (Universität Regensburg, Institut für Organische Chemie):
Niedrig schmelzende Zucker-Harnstoff Gemische zur Extraktion von Metallen und anderen Wertstof­fen.

Prof. Dr. Werner Kunz (Universität Regensburg, Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, Carl von Carlowitz Center für Nachhaltige Chemie) in Kooperation mit Prof. Dr. Cordt Zollfrank (TUM und Wissenschaftszentrum für Nachwachsende Rohstoffe Straubing, Fachgebiet Biogene Polymere): Neuartige biogene Hybridpolymere aus Zellulose und Chitin.

Dr. Martin Schlummer (Fraunhofer-Institut IVV, Abteilung Verfahrensentwicklung Polymer-Recycling, Freising):
Recycling von Metallen aus Metall-Kunststoffverbunden und Hybrid­werkstoffen.

Prof. Dr. Ulrich Teipel (Technische Hochschule Nürnberg, Fakultät Verfahrenstechnik, Me­chanische Verfahrenstechnik/Partikeltechnologie): Recycling von Kompositbauteilen aus Kunststoffen als Matrixmaterial.

Prof. Dr. Ulrich Teipel (Technische Hochschule Nürnberg, Fakultät Verfahrenstechnik, Me­chanische Verfahrenstechnik / Partikeltechnologie): Produktgestaltung mit Sekundärrohstof­fen in der Baustoff- und Keramikindustrie.

Prof. Dr. Monika Willert-Porada (Universität Bayreuth, LS für Werkstoffverarbeitung):
Auf-Reinigung von Gebrauchs- und Spezial-Gläsern zur Dissipationslimitierung und Rückgewin­nung von Wertmetallen.

Literatur

Achzet, B. (2012): Empirische Analyse von preis- und verfügbarkeitsbeeinflussenden Indi­katoren unter Berücksichtigung der Kritikalität von Rohstoffen. Hamburg: Disserta Verlag, 2012.

Achzet, B.; Reller, A.; Zepf, V. (2012): University of  Augsburg, Rennie C. BP, Ashfield M. and Simmons J., ON Communication (2011): Materials critical to the energy industry. An introduction. University of Augsburg, supported by BP, 2011.

Reller, A.; Marschall, L.; Meißner, S.; Schmidt, C. (2013): Ressourcenstrategie. Eine Einführung in den nachhaltigen Umgang mit Ressourcen. Darmstadt: Wissenschaftliche Buchgesellschaft, 2013.

Reller, A.; Zepf, V.; Achzet, B. (2013): The Importance of Rare Metals for Emerging Tech­nologies. In: Factor X. Re-source – Designing the Recycling Society. M. Angrick/A. Burger/H. Lehmann (Hg.) Berlin, Heidelberg: Springer, 203-219, 2013.

Zepf, V. (2013): Rare Earth Elements. A New Approach to the Nexus of Supply, Demand and Use; Exemplified along the Use of Neodymium in Permanent Magnets’. Reihe Springer The­ses. Berlin, Heidelberg: Springer, 2013.

Internet

http://www.forcycle.de/

Sprecher des Verbunds:

Prof. Dr. Armin Reller, Armin.Reller@wzu.uni-augsburg.de, Tel.: 0821-598-3001

Koordinatorin:

Dr. Julia Fendt, WZU Tel.: 0821-598-3558

Projektdauer

2014 - 2016