R-Technologien wie RETHINK, REDUCE, REMANUFACTURING, RECYCLE

Durch die Entwicklung, Anwendung und Umsetzung von Technologien analog zu den R-Strategien (rethink, reduce, reuse, remanufacturing, refurbish, recycle) können werterhaltende bzw. zirkuläre Prozesse etabliert werden und so ein wesentlicher Beitrag zur Ressourceneinsparung und Abfallreduzierung und somit zu Nachhaltigkeit geleistet werden. Die Fraunhofer Institute in Freiburg, erforschen innovative Ansätze, um die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft umzusetzen:

Innovative Verbindungstechniken führen zu neuartigen Multi-Material-Systemen, ein Sensor ermöglicht sortenreine Verpackungsmaterialien, mit innovativen Recycling- bzw. Trennverfahren können Verbundwerkstoffe in eine weitere Nutzung überführt werden.

Re-Think: Zirkuläre und nachhaltige Werkstoffoptionen

Zentral für die zirkuläre Produkte sind die Materialien, aus welchen diese hergestellt wurden. Im Rahmen der Re-Think-Strategie werden neue Materialien, Methoden und Werkzeuge entwickelt, die zirkuläre Werkstoffkonzepte fördern. Dazu zählen z.B. die Erforschung von Monomaterial-Füge-Verbindungen, um sortenreine Materialien zu nutzen, die besser recycelt werden können, aber auch die Bewertung von Komponenten, die aus Primär- und Sekundärmaterialien hergestellt werden mit dem Ziel, den Einsatz von Rezyklaten zu steigern bis hin zum Einsatz von biogenen Reststoffen als Füllstoff für die Kunststoffindustrie.

Reduce (by Design): Ökologische Bewertung von Designoptionen

Durch gezielte Designentscheidungen können Materialien reduziert und effizienter eingesetzt werden, was zu einer signifikanten Verringerung des Ressourcenverbrauchs führt. Hierfür haben Forschende aus dem Leistungszentrum passende Methoden und Tools entwickelt, die Unternehmen dabei unterstützen, verschiedene Designoptionen zu bewerten. Die Guidelines for a "Design for Circularity" und SnapLCA - ein KI-Tool für schnelle Ökobilanzierung schon während der Produktentwicklung sind Beispiele hierfür.

Recycling: Innovative Techniken für Recycling

Um einen größeren Anteil an Verpackungsmaterialien recyclen zu können, ist der Ersatz von Verbundkunststoffen durch Monokunststoffe zentral. Bei Lebensmittel-verpackungen werden häufig mehrschichtige Kunststofffolien verwendet, die aufgrund der unterschiedlichen Polymere nicht recycelbar sind. Innovative Technologien, wie eine Beschichtung, ermöglichen es, die erforderlichen Barriereeigenschaften mit sortenreinen Kunststoffen (PE, PP usw.) zu erreichen. Ein speziell hierfür entwickelter Sensor unterstützt die Verpackungsindustrie dabei, nachhaltiger zu werden.

Die im Transport- und Elektroniksektor eingesetzten Verbundwerkstoffe können mit derzeitigen Verfahren nur schwer bzw. unter hohem Energieeinsatz recycelt werden und meist ohne, dass die ursprünglich eingesetzten Materialien wieder zurückgewonnen werden können. Die in Freiburg erprobten innovativen Recyclingverfahren zielen darauf ab, z.B. Carbonfasern aus Faserverbundwerkstoffen wieder zurückzugewinnen.  Die rückgewonnenen Fasern werden in einem zweiten Schritt hinsichtlich ihrer technischen Eigenschaften genau bewertet, um sicherzustellen, dass sie für neue Anwendungen eingesetzt werden können.

Re-Use: Verlängerung der Lebensdauer von Produkten

Die Re-Use-Strategie fokussiert sich auf die Wiederverwendung von Produkten, Komponenten und Materialien. In Freiburg werden Bewertungsmethoden der Restlebensdauer erforscht, um die technische Nutzbarkeit verlängern zu können. Inspektionsintervalle und Lebensdauererwartungen spielen dabei eine zentrale Rolle. Ein Beispiel hierfür ist das Start-up EdenEnergy, das es sich zur Aufgabe gemacht hat, ausgedienten E-Bike Akkus im Rahmen von Heimspeicherlösungen ein zweites Leben zu schenken.

Darüber hinaus gibt es erste Versuche, durch markenfreies Tracing die Produkt-Historie und Produktzusammensetzung ("Produktpass") jedes einzelnen Produkts besser erfassen zu können.