Emissionen und Immissionen: Definitionen und Beispiele

Obwohl die Begriffe ähnlich klingen, gibt es einen signifikanten Unterschied zwischen Emissionen und Immissionen. Das Wort Emission entstammt dem lateinischen ‚emittere‘, das so viel wie ‚aussenden‘ oder ‚herausschicken‘ bedeutet. Im Deutschen wird Emission daher auch als Austrag oder Ausstoß bezeichnet. Der Terminus steht für die Freisetzung von Stoffen oder Energie aus einer Quelle (Emittent) in die Umwelt, beispielsweise:

• Qualm aus einem Schornstein
• Maschinenlärm
• Wärmeabstrahlung aus Industrieprozessen
• Abgase aus einem Auto

Der Begriff Immission leitet sich vom ebenfalls lateinischen ‚immittere‘ ab, das sich mit ‚hineinschicken‘ oder ‚hineinwerfen‘ übersetzen lässt. Im ökologischen Kontext bezieht er sich auf die Einwirkung und die Folgen freigesetzter Stoffe oder Energien auf Menschen, Tiere und die Umwelt. Zu den Immissionen gehören unter anderem:

• Feinstaub, der eingeatmet wird
• Lärm, der in eine Wohnung eindringt
• Kohlenstoffdioxid, das die Atmosphäre aufheizt

In der Theorie lässt sich jede Immission auf eine oder mehrere Emissionsquellen zurückführen. In der Praxis ist die genaue Herkunft aber oft diffus, da sich Emissionen häufig sowohl zeitlich als auch räumlich überlagern.

Wo entstehen Emissionen? Typische Quellen und Verursacher

Emissionsquellen sind vielfältig und reichen von natürlichen Phänomenen bis hin zu vom Menschen verursachten Einflüssen. Letztere sind deshalb problematisch, weil sie das über Jahrmillionen stabile atmosphärische Gleichgewicht bedrohen, Ökosysteme gefährden und Risiken für die menschliche Gesundheit darstellen.

Natürliche Emissionsquellen

Diese Quellen setzen Treibhausgase und Schadstoffe ohne menschliches Zutun frei. Zu den bedeutendsten Emissionsquellen dieser Kategorie zählen:

• Vulkanausbrüche: Brechen Vulkane aus, stoßen sie Gase wie Kohlenstoffdioxid (CO2), Schwefeldioxid (SO2) und Schwefelwasserstoff aus. Darüber hinaus gelangen Aschepartikel, Feinstaub und gasgetragene Aerosole in die Atmosphäre.
• Waldbrände: Von Blitzen und anderen natürlichen Ursachen ausgelöste Waldbrände erzeugen große Mengen an Kohlendioxid, Ruß und weiteren Schadstoffen.
• Pflanzen: Pflanzliche Organismen emittieren verschiedene Gase, darunter flüchtige organische Verbindungen (VOCs) wie Isopren.
• Ozeane und Böden: Meere und das Erdreich geben je nach biologischer Aktivität Gase wie Methan und CO2 an die Atmosphäre ab.
• biologische Prozesse: Menschen und Tiere setzen beim Atmen Kohlenstoffdioxid frei. Auch beim Zersetzen organischer Stoffe durch Pilze und Bakterien entstehen natürliche Emissionen.

Menschengemachte (anthropogene) Emissionsquellen

Der menschliche Einfluss auf die Atmosphäre ist allgegenwärtig. Die folgenden Beispiele zeigen zentrale Quellen Menschen erzeugter Emissionen:

• Verkehr: Straßen-, Luft- und Schiffsverkehr bringt Abgase wie Kohlenstoffdioxid, Stickoxide, Feinstaub und VOCs hervor.
• Industrie: Fabriken und Anlagen setzen unter anderem CO2, SO2, organische Lösungsmittel und Schwermetalle frei.
• Landwirtschaft: In der Tierhaltung entstehen große Mengen an Methan. Düngemittel emittieren Distickstoffmonoxid (N2O), umgangssprachlich auch als Lachgas bezeichnet. Beim Ausbringen von Gülle gelangt außerdem Ammoniak in die Luft.
• Energieerzeugung: Mit Kohle und anderen fossilen Brennstoffen betriebene Kraftwerke verursachen große Mengen an Treibhausgasen.
• Wohnen und Heizen: Ob beim Heizen, beim Einsatz von Reinigungsmitteln oder bei Malerarbeiten: Die Bandbreite an freigesetzten Emissionen reicht von Treibhausgasen über Feinstaub bis hin zu flüchtigen organischen Verbindungen.

Auch wenn natürliche Prozesse deutlich größere Mengen an CO₂ freisetzen, wirken die zusätzlichen anthropogenen Emissionen besonders kritisch: Sie entstehen kontinuierlich, in vergleichsweise kurzer Zeit und in empfindlichen Kreisläufen – dadurch überlasten oder stören sie die natürlichen Ausgleichsmechanismen dauerhaft.

Wo wirken Immissionen? – Betroffene Bereiche und Folgen

Immissionen können sich auf verschiedene Bereiche des menschlichen Lebens und der Umwelt auswirken. Ihre Folgen sind weitreichender als gemeinhin vermutet.

Auswirkungen auf den Menschen

Schadstoffe wie Feinstaub, Stickoxide, Ozon und Schwermetalle können Atemwegserkrankungen, Allergien und Herz-Kreislauf-Probleme verursachen und sogar Krebs auslösen. Lichtimmissionen und störende Gerüche beeinträchtigen das Wohlbefinden. Dauerhafter Lärm begünstigt Stress, Schlafstörungen und Konzentrationsprobleme.

Auswirkungen auf Tiere und Pflanzen

Umweltschädigende Stoffe im Wasser oder im Boden stören ökologische Gleichgewichte. Stickstoffverbindungen und Niederschläge mit saurem pH-Wert (saurer Regen) führen zu Überdüngung und Versauerung, was das Ende für empfindliche Arten bedeuten kann. Licht und Lärm beeinflussen das Verhalten unterschiedlicher Tierarten, etwa bei der Nahrungssuche oder der Fortpflanzung.

Auswirkungen auf Umwelt und Infrastruktur

Die Umweltbelastung durch sich ablagernde Schadstoffe führt zur Veränderung chemischer Zusammensetzungen in Gewässern, Böden und der Luft. Das hat unter anderem Folgen für das Trinkwasser und die Landwirtschaft. Luftverschmutzung beeinflusst nicht nur lokale Wetterphänomene, sie trägt auch zur globalen Erwärmung bei. Säurehaltige Immissionen führen zu Materialschäden an Gebäuden und Infrastruktur.

Umweltmonitoring macht Verbindung zwischen Quelle und Wirkung sichtbar

Das Umweltmonitoring spielt eine zentrale Rolle dabei, den Unterschied von Emissionen und Immissionen praktisch greifbar zu machen. Erst durch gezielte Messverfahren lässt sich nachvollziehen, wie Schadstoffe von ihrer Quelle an ihren Wirkungspunkt gelangen und wie sie sich dort auswirken. Dabei kommen verschiedene Messtechniken zur Anwendung:

• Emissionsmessungen erfassen den Schadstoffausstoß von Industrieanlagen, dem Verkehr oder von Heizsystemen.
• Immissionsmessungen dokumentieren die tatsächliche Boden-, Wasser- oder Luftverschmutzung an Orten, an denen Menschen leben, die Umwelt geschützt werden soll oder gesetzliche Grenzwerte gelten.

Mit modernen Messverfahren liefert das Umweltmonitoring Daten, die helfen, die Luftqualität zu bewerten, Gesundheitsrisiken zu erkennen und daraus technische sowie politische Maßnahmen zum Emissionsschutz, zum Immissionsschutz oder allgemein zum Umweltschutz und zur Luftreinhaltung abzuleiten.

Die Chemische Werke Kluthe GmbH geht dabei noch einen Schritt weiter: Wir entwickeln und produzieren unsere Produkte so, dass Sie mit ihrem Einsatz aktiv zur Senkung von Emissionen beitragen können. Durch den Einsatz ausgewählter Kluthe-Produkte sparen unsere Kunden nachweislich CO₂-Emissionen ein. Für diese Einsparungen stellen wir Ihnen entsprechende CO₂-Zertifikate aus – ein klarer Beleg für Ihren Beitrag zu mehr Nachhaltigkeit. Damit steht Kluthe für klimafreundliche Chemie aus Heidelberg.

Wie sich der Unterschied von Emissionen und Immissionen auf die Umweltpolitik auswirkt

Der Unterschied von Emissionen und Immissionen beeinflusst die Wahl geeigneter Umweltschutzmaßnahmen. Während der Emissionsschutz direkt an der Quelle ansetzt, konzentriert sich der Immissionsschutz auf die Wirkungsebene.

Das Ziel des Emissionsschutzes besteht darin, die Freisetzung schädlicher Substanzen zu vermeiden oder zu reduzieren, zum Beispiel durch Umstieg auf emissionsarme Technologien, Optimierung von Produktionsprozessen, Filter- und Abgasreinigungssysteme und die Verwendung umweltfreundlicher Ausgangsstoffe. Beim Immissionsschutz geht es darum, die Belastung durch emittierte Stoffe zu begrenzen. Wichtige Stellschrauben in diesem Zusammenhang sind:

• Festlegung und Kontrolle zulässiger Grenzwerte
• umweltgerechte Standortplanung von Industrieanlagen
• Monitoring und Frühwarnsysteme
• Lärmschutzmaßnahmen

Eine gezielte Kombination aus beiden Schutzstrategien trägt dazu bei, die negativen Auswirkungen von Schadstoffen auf Ökosysteme und Gesundheit zu reduzieren und eine nachhaltige Lebensqualität sicherzustellen. Ob in Industrie, Verkehr oder Alltag – der Unterschied zwischen Emission und Immission prägt unseren Blick auf Umwelt- und Gesundheitsschutz. Wer ihn kennt, kann gezielt handeln: an den Ursachen und an den Wirkungen. Mit nachhaltigen Lösungen und CO₂-zertifizierten Produkten leistet Kluthe einen messbaren Beitrag, Emissionen zu senken und die Umwelt spürbar zu entlasten.

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CCS und CCU im Überblick: Wie funktionieren die Verfahren und welche Vor- und Nachteile haben sie

Sowohl Carbon Capture Utilization als auch Carbon Capture Storage zielen darauf ab, Treibhausgase zu reduzieren und damit den Klimaschutz zu verbessern. Sie verfolgen jedoch unterschiedliche Strategien.

CO2-Speicherung mittels CCS-Technologie

Beim Carbon Capture and Storage geht es darum, CO2 dauerhaft aus dem Kreislauf zu entfernen. Nach der Abscheidung wird das Kohlenstoffdioxid komprimiert und über Pipelines, Lkw oder Schiffe zu einem Speicherort gebracht. Dieser befindet sich tief unter der Erde, beispielsweise in Salzwasseraquiferen oder in ausgebeuteten Gas- oder Ölfeldern. Besonders geeignet ist die CO2-Speicherung für Industrien, in denen eine Dekarbonisierung schwer zu realisieren ist. Dazu gehören unter anderem die Zement- und die Stahlproduktion.

Der Vorteil des Carbon-Capture-and-Storage-Verfahrens liegt darin, dass erhebliche Mengen CO2 langfristig gebunden werden können. Zu den größten Herausforderungen zählen der große Kostenaufwand und der hohe Energiebedarf. Außerdem ist die Akzeptanz in der Bevölkerung gering. Hauptgrund hierfür sind Sicherheitsbedenken, insbesondere in Bezug auf potenzielle Beeinträchtigungen der Trinkwasserreserven.

CO2-Verwertung mittels Carbon Capture Utilization

Beim CCU-Verfahren wird CO2 nicht gespeichert, sondern als Sekundärrohstoff genutzt, etwa für synthetische Kraftstoffe, Baumaterialien, Kunststoffe und sogar Lebensmittelzusätze. Zu den bekanntesten Beispielen zählen:

• CO2-basierter Beton (bindet das Gas dauerhaft)
• synthetisches Kerosin für die Luftfahrt
• Einsatz in Gewächshäusern zur Verbesserung des Pflanzenwachstums

Durch die wirtschaftliche Nutzung des bei der Kohlenstoffabscheidung gewonnenen CO₂ können die Kosten im CCU-Verfahren niedriger ausfallen als bei der CO₂-Speicherung. Zudem lassen sich fossile Rohstoffe einsparen. Die CO₂-Verwertung fördert darüber hinaus die Kreislaufwirtschaft und damit verbundene Innovationen. Allerdings wird das CO₂ im Gegensatz zur CCS-Technologie nicht dauerhaft gebunden, sondern zu einem späteren Zeitpunkt wieder freigesetzt. Eine tatsächliche Emissionsminderung lässt sich daher nur durch sehr langlebige Produkte erreichen. Hinzu kommt, dass das CCU-Verfahren bislang nur begrenzt skalierbar ist.

Wie sicher ist die Kohlendioxidspeicherung zur CO2-Reduktion?

Die CCS-Technologie wird heute als sicher eingestuft. In vielen Ländern, etwa in Norwegen, wird sie bereits zur Emissionsminderung eingesetzt. Trotz positiver Bewertungen durch Expertengremien ist CCS in Deutschland bislang nicht kommerziell etabliert. Obwohl Kohlenstoffdioxid weder brennbar noch explosiv ist, unterliegt diese Klimatechnologie strengen Sicherheitsstandards – sowohl beim Transport als auch bei der Lagerung im geologischen Untergrund. Inzwischen liegen umfangreiche Erfahrungen mit der Beförderung und unterirdischen Speicherung von Gasen vor – auch mit CO₂. Auf diesem Wissen lässt sich aufbauen.

Neben der grundsätzlichen Sicherheit von CCS für Mensch und Umwelt stellt sich die Frage, ob tatsächlich keine CO₂-Emissionen mehr in die Atmosphäre gelangen. Mit diesem Aspekt befasste sich die Bundesregierung gemeinsam mit Fachinstitutionen wie der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und dem Umweltbundesamt (UBA) im Evaluierungsbericht zum Kohlendioxid-Speicherungsgesetz (KSpG) von 2022. Das Ergebnis: Carbon Capture and Storage gilt als ausgereift und erfüllt alle Anforderungen für den kommerziellen Einsatz. Unternehmen dürfen sich jedoch nicht allein auf die Technologie verlassen, sondern müssen den Nachweis einer dauerhaft sicheren CO₂-Speicherung erbringen.

Carbon-Capture-Technologie als Voraussetzung für Erreichung der Klimaziele

Carbon-Capture-Verfahren als Folgestufe zur CO2-Abscheidung wurden im Zuge einer Auswertung von Klimaneutralitätsstudien für den aktuellen KSpG-Evaluationsbericht untersucht. Die meisten der analysierten Studien kamen zu dem Schluss, dass in Deutschland spätestens ab 2030 relevante Mengen von Kohlenstoffdioxid durch Abscheidung abgetrennt und durch Einlagerung oder Weiterverarbeitung neutralisiert werden müssen, um die Klimaziele zu erreichen.

Der Einsatz der Carbon-Capture-Technologie ist ein wichtiges Element des Instrumenten- und Technologiemixes zur umfassenden Dekarbonisierung der Industrie. Insbesondere dort, wo ein vollständiger Verzicht auf fossile Energieträger (noch) nicht möglich ist, kann die Kohlenstoffabscheidung mit anschließender Lagerung oder Verwertung dazu beitragen, den CO2-Anteil in der Atmosphäre zu senken.

CCS im Clean Development Mechanism: Chancen und Herausforderungen für nachhaltige Entwicklung

Die Einbindung von Carbon Capture and Storage in den Clean Development Mechanism (CDM) des Kyoto-Protokolls war ein bedeutender Schritt in der internationalen Klimapolitik. Durch die Integration von CCS konnte CO₂ in großen Mengen aus industriellen Prozessen und Kraftwerken abgeschieden, abtransportiert und dauerhaft tief unter der Erde gespeichert werden. Diese Klimatechnologie ermöglichte es wirtschaftlich weniger entwickelten Ländern, Treibhausgasemissionen deutlich zu senken, ohne sofort in kostenintensive emissionsfreie Produktionsverfahren investieren zu müssen. Der CDM wurde inzwischen durch neue Kooperationsmechanismen des Pariser Klimaabkommens (Artikel 6) ersetzt.

Im Jahr 2011 wurde Carbon Capture and Storage (CCS) im Rahmen des CDM als förderfähige Technologie anerkannt. Entsprechende Projekte müssen jedoch strenge technische und sicherheitsbezogene Anforderungen erfüllen – darunter der Nachweis einer dauerhaften CO₂-Speicherung, die Minimierung von Risiken wie Leckagen oder Grundwasserverunreinigungen sowie ein lückenloses Monitoring.

Gesetzesänderung soll Rahmen für CO2-Speicherung schaffen

In Deutschland gibt es bislang keine CO2-Speicher und es besteht auch keine Möglichkeit, diese zu beantragen oder zu bewilligen. Das Kohlendioxid-Speicherungsgesetz erlaubt lediglich den Speicherbau zu Testzwecken. Diese Lager sind jedoch derzeit aufgrund einer abgelaufenen Frist nicht genehmigungsfähig.

Der Export von CO₂ ins Ausland ist derzeit durch das sogenannte London-Protokoll untersagt. Eine entsprechende Änderung wurde zwar bereits 2009 beschlossen, ist jedoch bislang nicht in Kraft getreten, da sie noch nicht vollständig ratifiziert wurde. Um dennoch CO₂-Ausfuhren – etwa nach Norwegen – zu ermöglichen, nutzt Deutschland die Möglichkeit der vorläufigen Anwendung. Dieses Vorgehen ist zulässig, sofern auch das jeweilige Empfängerland die Protokolländerung vorläufig anwendet.

Den rechtlichen Rahmen für den Transport und die geologische Lagerung von Kohlenstoffdioxid innerhalb der deutschen Grenzen soll eine Änderung des KSpG schaffen. Dieses soll unter dem neuen Namen Kohlendioxid-Speicherungs- und -Transportgesetz (KSpTG) die dauerhafte Speicherung von Kohlenstoffdioxid in den unterirdischen Gesteinsschichten des Festlandsockels und der ausschließlichen Wirtschaftszone (AWZ) für kommerzielle Zwecke im industriellen Maßstab zulassen. Die Onshore-Speicherung wird weiterhin nur mit Zustimmung der Länder möglich sein (Opt-in-Klausel).

Carbon Capture Technologie nicht unumstritten

Sowohl Carbon Capture and Storage als auch Carbon Capture and Utilization werden zum Teil kontrovers diskutiert. Bei Letzterer liegen die Kritikpunkte vor allem darin, dass entsprechende Verfahren das CO2 größtenteils nur temporär binden und die Nutzung in vielen Fällen wirtschaftlich und/oder technisch noch nicht ausgereift ist. Zudem hängt die Klimabilanz in hohem Maße von der Lebensdauer der Produkte ab. CCU wird allenfalls als ergänzende Technologie angesehen, nicht als umfängliche Lösung.

Noch kritischer hinterfragt wird die CCS-Technologie. Bei der unterirdischen Verpressung von Kohlenstoffdioxid besteht das Risiko, dass es durch undichte Stellen oder geologische Störungen entweicht und in Grundwasserzonen gelangt. Obendrein verändert die Lagerung von CO2 im tiefen Untergrund die physikalischen und chemischen Bedingungen im Speicherhorizont und im Deckgebirge. Auch das kann sich auf Grundwasservorkommen auswirken.

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Quellenangaben:
Das Aufsuchen der angegebenen Links erfolgt auf eigene Gefahr.

https://www.tagesschau.de/multimedia/video/video-cc-275.html Video: CO₂ im Meeresboden lagern, @ ARD Tagesschau

https://www.bundeswirtschaftsministerium.de/Redaktion/DE/Downloads/F/faq-ccs-ccu.pdf?__blob=publicationFile&v=6

https://global-energy-solutions.org/wp-content/uploads/2025/04/2-%E2%80%93-250328statusquo_d_e.pdf

https://dserver.bundestag.de/btd/20/119/2011900.pdf

https://link.springer.com/article/10.1007/s00767-015-0315-7

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Unternehmen, die ihre Zukunftsfähigkeit erhalten wollen, müssen sowohl wirtschaftlich als auch umweltfreundlich produzieren. Eine quantitative Lebenszyklusanalyse liefert ihnen einen ganzheitlichen Blick auf ihre Produkte, angefangen von den Ressourcen über die Emissionen während der Herstellung bis hin zu den Umwelteinflüssen durch die fertigen Erzeugnisse. Damit hilft sie, Handlungsfelder zu identifizieren und Wege zu finden, um die Ökobilanz zu verbessern und die Umweltbelastung zu senken, ohne dabei an Wirtschaftlichkeit einzubüßen.

Was genau ist eine Lebenszyklusanalyse?

Ein LCA (Life Cycle Assessment) erforscht die potenziellen Umweltauswirkungen von Produkten, Prozessen oder Dienstleistungen über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg. Dabei werden verschiedene Umweltindikatoren wie die Rohstoffgewinnung, Emissionen, der Ressourcenverbrauch, die Entsorgung oder gesundheitsbezogene Auswirkungen berücksichtigt. Mit diesem Instrument können Unternehmen nicht nur ihren ökologischen Fußabdruck verkleinern, sondern auch wesentliche Einsparpotenziale identifizieren und Risiken minimieren.

Normenrahmen: DIN EN ISO 14040 und 14044

Als standardisiertes Verfahren nach DIN EN ISO 14040 oder DIN EN ISO 14044 kann die LCA verschiedenen Zwecken dienen, beispielsweise der Produktentwicklung, der strategischen Planung oder dem Marketing. Eng verbunden ist sie mit dem Umweltmanagement, das wie sie darauf abzielt, Umweltbelastungen durch Prozesse, Produkte und Unternehmen zu minimieren.

Eine zentrale Rolle bei einer Unternehmensbewertung im Rahmen einer Lebenszyklusanalyse spielt der CO2-Fußabdruck. Dieser beleuchtet die Gesamtmenge an Treibhausgasen, insbesondere Kohlenstoffdioxid, die in Zusammenhang mit einem Produkt, einem Prozess oder einer Leistung entsteht. Dadurch ermöglicht er Aussagen dazu, in welchem Ausmaß eine bestimmte Aktivität zum globalen Klimawandel beiträgt.

Unternehmen können die Lebenszyklusanalyse nutzen, um gezielt umweltfreundlichere Ausgangsstoffe, Produktionsmethoden oder Recyclingstrategien zu wählen. Außerdem ermöglicht sie es, verschiedene Produkte oder Industrieprozesse objektiv miteinander zu vergleichen. Darüber hinaus können Firmen mithilfe von LCA die Nachhaltigkeit ihrer Produkte unter Beweis stellen und etwaige Greenwashing-Vorwürfe entkräften.

Bestandteile einer Lebenszyklusanalyse

Ob es um die Auswahl von Lieferanten geht, um klimaneutrale Produktionsmethoden oder um Recycling-Programme – die Lebenszyklusanalyse hilft Unternehmen, ihre Umweltstrategie effizienter und ökonomisch vorteilhafter zu gestalten.

Eine vollständige Lebenszyklusanalyse nach ISO 14040 oder ISO 14044 umfasst folgende vier Schritte:

1. Zieldefinition und Festlegen des Untersuchungsrahmens

In diesem Schritt werden das Untersuchungsobjekt (z. B. Prozess, Produkt, Dienstleistung), die zu untersuchenden Phasen seines Lebenszyklus und die zu analysierenden Umweltauswirkungen definiert. Überdies werden funktionelle Einheiten (z. B. eine Nutzungsstunde oder 1 kg Produkt) für Vergleiche festgelegt.

2. Sachbilanz

Die Sachbilanz beinhaltet das Erfassen des Rohstoff- und Energieeinsatzes (Input) und der Emissionen und Abfallprodukte (Output) über den gesamten Lebenszyklus hinweg. Die erfassten Daten werden im sogenannten Life Cycle Inventory (LCI) quantitativ aufgelistet.

3. Wirkungsabschätzung

Im Rahmen der Wirkungsabschätzung werden die gesammelten Daten anhand verschiedener Umweltindikatoren analysiert. Zu den analysierten Umweltindikatoren zählen u. a.:

• Treibhausgasemissionen (z. B. CO₂, CH₄)
• Wasser- und Energieverbrauch
• Rohstoffentnahme (z. B. seltene Erden)
• Umweltbelastungen wie Versauerung oder Eutrophierung

4. Auswertung und Interpretation

Der letzte Schritt besteht darin, die Daten und Ergebnisse zu interpretieren und Schlussfolgerungen sowie Empfehlungen von Maßnahmen zur Reduzierung negativer ökologischer Folgen zu formulieren.

LCA als Carbon-Footprint-Indikator

Von zunehmender Bedeutung im Kontext von LCA ist die Bewertung von CO2-Fußabdrücken. Im Vordergrund stehen dabei vor allem die durch das Greenhouse Gas Protocol (GHG-Protokoll) definierten Kategorien der Treibhausgasemissionen, Scope 1 bis Scope 3.

Scope 1 bis 3

Scope 1 konzentriert sich auf direkte Emissionen aus unternehmenseigenen Quellen wie Verbrennungsprozessen. Scope 2 erfasst indirekte Treibhausgasemissionen, die aus dem Verbrauch von eingekaufter Elektrizität, Wärme oder Kälte resultieren. Diese fallen zwar außerhalb des Unternehmens an, sind aber dessen industriellen Betrieb zuzuschreiben. Scope 3 inkludiert alle weiteren indirekten Emissionen entlang der Wertschöpfungskette, auf die der Industriebetrieb nur begrenzten Einfluss hat.

Durch die präzise Aufgliederung ihrer Emissionen in die drei Scopes können Unternehmen klar erkennen, welche Geschäftsbereiche ihren CO2-Fußabdruck am stärksten beeinflussen. Das ermöglicht es ihnen, gezielt Optimierungsbereiche zu identifizieren und strategische Maßnahmen zur Emissionsminderung zu ergreifen.

Die Bedeutung der Lebenszyklusanalyse für den Umstieg von Cradle-to-Grave zu Cradle-to-Cradle

Noch immer verfahren viele Industriebetriebe nach dem Cradle-to-Grave-Prinzip. Nach diesem beginnt der Produktlebenszyklus bei der Herstellung (Cradle = Wiege) und endet mit der Entsorgung (Grave = Grab). Am Schluss entsprechender Industrieprozesse stehen meist die Verbrennung oder Deponierung, was Ressourcenverlust und zum Teil erhebliche Umweltauswirkungen bedeutet.

Cradle-to-Cradle-Systeme verfolgen hingegen einen zyklischen Ansatz. Bei diesem werden die Materialien von Anfang an so konzipiert, dass sie am Ende ihrer Nutzungszeit wiederverwendet oder recycelt werden können, anstatt Abfall zu erzeugen. Das Ziel besteht in einer geschlossenen Kreislaufwirtschaft, bei der keine wertvollen Rohstoffe verloren gehen. Dadurch sinkt der Ressourcenverbrauch und die Ökobilanz fällt positiver aus.

Was bewirkt hier die Lebenszyklusanalyse?

Eine Lebenszyklusanalyse kann Unternehmen dabei unterstützen, ineffektive Aspekte von linearen Produktionsprozessen zu erkennen (z. B. energieintensive Produktionsverfahren, große Abfallmengen) und damit eine nützliche Entscheidungsgrundlage für den gezielten Umstieg auf eine ressourcenschonendere und kosteneffizientere Produktion bieten. Durch die Analyse des gesamten Produktlebenszyklus kann die LCA genau darlegen, wie eine geschlossene Kreislaufwirtschaft den Energieaufwand und den Carbon-Footprint senkt und den Rohstoffbedarf reduziert.

Die Ergebnisse von Lebenszyklusanalysen ermöglichen es Unternehmen, Produkte so zu gestalten, dass die verwendeten Materialien erneut genutzt oder recycelt werden können. Das kann zu einer nachhaltigen Designstrategie und zum Einsatz innovativer Werkstoffe mit geringerer Umweltbelastung beitragen.

Lebenszyklusanalysen als Basis für die Produktentwicklung bei Kluthe

Die Chemische Werke Kluthe GmbH nutzt LCA, um ihr Umweltmanagement gezielt zu optimieren, eine effiziente Ressourcennutzung sicherzustellen und die Ökobilanz ihrer Produktionsprozesse und Erzeugnisse zu verbessern. Damit hilft sie zugleich ihren Abnehmern, ihren ökologischen Fußabdruck zu verkleinern. Beispiele hierfür sind die Produkte:

• Hakuform S
• Hakuform SE
• Hakufluid
• Decorrdal LT
• Cyclosol
• Controx E162 D
• Hakupur FloorGuard

Mit den Kühlschmierstoffen HAKUFORM S und HAKUFORM SE konnten Kluthe-Kunden im vergangenen Jahr Einsparungen in Höhe von insgesamt 932 Tonnen CO₂-Äquivalent verbuchen. Ein großer Landmaschinenhersteller sparte mit dem Bearbeitungsöl HAKUFORM S 722 über 142.000 kg CO2-Äquivalent ein und konnte damit seinen CO2-Fußabdruck erheblich reduzieren.

Mit den wasserlöslichen Kühlschmierstoffen der HAKUFLUID-Serie lassen sich die Verbrauchsmengen gegenüber konventionellen Emulsionen um bis zu 30 Prozent reduzieren. Dabei verringern sich zugleich der Bedarf an Frischwasser und die Abwassermenge. Geht es um die Zinkphosphatierung, bietet DECORRDAL LT eine ökologische und ökonomische Alternative zu herkömmlichen Zinkphosphatierungsprozessen. Da die Produkte der Serie auch bei niedrigen Temperaturen funktionieren, sinken die Kosten für Energie und Instandhaltung. Das lösemittelbasierende Spülmedium CYCLOSOL spart durch effektives Recycling 60 Prozent CO2e-Emissionen gegenüber Standard-Spülern ein.

Eine erfolgreiche Cradle-to-Cradle-Kreislaufwirtschaft hat die Chemische Werke Kluthe GmbH gemeinsam mit ihrer Tochter Rematec für das organische Heißentlackungsprodukt CONTROX E162 etabliert. Die gebrauchten Produkte werden zur Aufbereitung zurückgenommen und stehen anschließend als frisch eingestellte Rezyklate für einen erneuten Einsatz zur Verfügung. Auch das trägt in erheblichem Maße zu einem geringeren Ressourcenverbrauch bei und sorgt dadurch für mehr Nachhaltigkeit in Industrieprozessen.

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In einer Welt, in der Ressourcenschonung, CO2-Reduktion und Umweltschutz einen immer größeren Stellenwert einnehmen, rückt das Thema Nachhaltigkeit zunehmend in den Vordergrund. Eng damit verknüpft ist die stoffliche Verwertung, die es ermöglicht, erhebliche Mengen an Rohstoffen und Energie einzusparen. Was genau ist stoffliche Verwertung und wo werden entsprechende Recyclingverfahren genutzt?

Stoffliche Verwertung im Überblick

Geht es um die Nutzung der stofflichen Eigenschaften von Abfällen unterscheiden wir zwischen:

• rohstofflicher Verwertung: Der chemisch zerlegte Müll wird als Rohstoffersatz genutzt (z. B. Synthesegas aus Kunststoffen statt Erdgas).
• biologischer Verwertung (Kompostierung, Vergärung)
• Verfüllen von Hohlräumen im Bergbau (u.a. Rückstände von Abfällen, die die thermische Verwertung nicht vollständig verarbeiten kann)
• werkstofflicher Verwertung: Der Abfall dient als Werkstoff (z. B. Kunststoffgranulat, Papier-Recyclat).

Stoffliche vs. energetische & thermische Verwertung

In der Abfallhierarchie des Kreislaufwirtschaftsgesetzes steht die stoffliche Verwertung über der Energierückgewinnung. Hinter dieser rangiert wiederum die thermische Verwertung zur Abfallbeseitigung.

Der Grund für diese Vorrangstellung besteht in einigen klaren Vorteilen, die sich aus dieser Form der Abfallverwertung ergeben:

• Ressourcenschonung: Materialien können über stoffliche Recyclingverfahren direkt wiedergewonnen und erneut genutzt werden. Durch die Kreislaufwirtschaft werden weniger Primärrohstoffe benötigt.
• Energieeinsparung: Die Herstellung von Produkten aus Sekundärmaterialien verbraucht weniger Energie als die Rohstoffgewinnung. Zwar wäre durch thermische Verwertung eine Energierückgewinnung möglich. Der Nutzen ist aber im Vergleich oft geringer.
• CO2-Reduktion: Da die stoffliche Verwertung die Notwendigkeit für die Förderung und Verarbeitung von Primärrohstoffen senkt, verringern sich die damit verbundenen CO2-Emissionen. Die thermische Abfallverwertung setzt oft zusätzliche Treibhausgase frei, beispielsweise durch die Verbrennung von Kunststoffen.
• Reduzierung von Abfällen: Stoffliches Recycling senkt die Menge an Deponie- und Verbrennungsabfällen. Die thermische Verwertung durch Verbrennung hinterlässt oft Asche oder Schlacken, die entsorgt werden müssen.
• Der größte Nutzen besteht in der Maximierung der Lebensdauer von Materialien. Wertvolle Stoffe können nahezu unbegrenzt in eine Kreislaufwirtschaft eingebunden werden, während die thermische Verwertung sie unwiederbringlich zerstört.

Stoffliche Recyclingverfahren sind aus ökologischer Sicht oft die nachhaltigere Option. Je nach Material kann es jedoch sinnvoll sein, stoffliche, energetische und thermische Verfahren zu kombinieren. Beispielsweise ist die thermische Verwertung eine gute Ergänzung, wenn die Wertstoffrückgewinnung nicht möglich oder mangels Effizienz wirtschaftlich unzweckmäßig ist.

Verfahren der stofflichen Abfallverwertung

Für die stoffliche Wertstoffrückgewinnung gibt es mehrere Vorgehensweisen, die je nach Material und geplantem Verwendungszweck zur Anwendung kommen. Zu den wichtigsten zählen:

Mechanisches Recycling

Abfälle werden physisch verarbeitet. Ihre chemische Zusammensetzung ändert sich dabei nicht. Beispiele sind das Schreddern, Mahlen oder Sortieren von Metallen, Glas oder Kunststoffen.

Chemisches Recycling

Die ursprünglichen chemischen Bestandteile der Materialien werden durch chemische Aufspaltung zurückgewonnen. Viel genutzte Recyclingverfahren sind:

• Pyrolyse (Zersetzen bei hohen Temperaturen)
• Hydrolyse (Spaltung durch Wasser)
• thermische Depolymerisation beim Kunststoffrecycling
• Vergasung von Kunststoffen (thermochemisches Verfahren)
• Recycling von lösemittelbasierten Chemikalien via Destillation

Die Pyrolyse ist das führende Recyclingverfahren zur Wiederverwertung von Kunststoffen. Sie bietet den Vorteil, dass sie sich auch zur Wertstoffrückgewinnung aus gemischten oder stark verschmutzten Kunststoffen eignet, die sich mit mechanischen Methoden der Abfallverwertung nur schwer verarbeiten lassen. Die Forschung arbeitet daran, die Nachhaltigkeit und Effizienz der Pyrolyse zu verbessern, um sie für eine ganzheitliche Kreislaufwirtschaft nutzen zu können.

Auch die Hydrolyse findet beim Materialrecycling von Kunststoffen Verwendung. Diese werden mithilfe von Wasser und für gewöhnlich unter Zugabe von Katalysatoren in ihre chemischen Bestandteile zerlegt. Das geschieht in einem Recyclingverfahren, das hohe Temperaturen und teils auch erhöhten Druck erfordert. Die Hydrolyse ist einfacher zu handhaben als die Pyrolyse, stößt aber bei stark verschmutzten oder unsortierten Kunststoffen an ihre Grenzen.

Die Depolymerisation kann thermisch, chemisch oder enzymatisch erfolgen. Bei der thermischen Depolymerisation zur Wertstoffrückgewinnung werden die Bindungen zwischen den Polymeren mithilfe von Wärme gelöst, während bei der chemischen Depolymerisation Chemikalien, wie Basen und Säuren zur Trennung genutzt werden. Bei der enzymatischen Depolymerisation zerlegen als biologische Katalysatoren wirkende Enzyme die Polymere und ermöglichen so eine Rückführung in die Kreislaufwirtschaft.

Durch die Vergasung von Kunststoffen kann Synthesegas erzeugt werden, das sich zur Energieerzeugung und für chemische Prozesse eignet.

Das Recycling von lösemittelbasierten Chemikalien via Destillation ermöglicht eine effiziente Rückgewinnung verwertbarer Lösemittel aus kontaminierten Stoffgemischen. Verfahren wie die fraktionierte Destillation oder das Resolve-T-Verfahren trennen flüchtige organische Bestandteile gezielt ab und führen sie dem Wirtschaftskreislauf erneut zu – oft bei gleichzeitiger Trocknung und Verwertung der Rückstände.

Grenzfall: Thermische Nutzung mit stofflicher Komponente

In bestimmten Fällen ist eine eindeutige Zuordnung zur stofflichen oder energetischen Verwertung nicht möglich. Ein typisches Beispiel ist die Nutzung von Altreifen in Zementwerken. Hierbei werden die Reifen als Ersatzbrennstoff genutzt, wodurch Energie bereitgestellt wird (thermische Verwertung). Gleichzeitig fließen ihre mineralischen Bestandteile – etwa Silizium- oder Eisenverbindungen – in den Zementklinker ein und werden dauerhaft gebunden. Diese Mitverbrennung stellt daher eine kombinierte Verwertungsform dar, bei der sowohl stoffliche als auch energetische Aspekte berücksichtigt werden.

Beispiele für die stoffliche Verwertung von Abfällen

Recyclingverfahren zur stofflichen Abfallverwertung kommen in vielen Bereichen und Branchen zum Einsatz. Typische Anwendungsfelder sind:

Kunststoffrecycling

PET-Flaschen werden gesammelt, gereinigt und zu Kunststoffflocken zerkleinert. Diese werden zu Granulat weiterverarbeitet, das als Ausgangsmaterial für neue Produkte wie Bauteile, Verpackungen oder Kleidung (z. B. Fleecejacken) dient. Dieser Prozess verhindert, dass Kunststoffe in die Umwelt gelangen, und trägt zur Ressourcenschonung bei, indem er den Bedarf an Rohöl senkt.

Karton- und Papierrecycling

Für Kartonagen und Papiere haben sich das Materialrecycling und die Kreislaufwirtschaft seit vielen Jahren etabliert. Die Abfälle werden zerkleinert, von Fremdstoffen befreit und mit Wasser vermischt. Diese sogenannte Pulpe wird gepresst und getrocknet, um neues Papier zu erzeugen. Das Papierrecycling spart im Vergleich zur Papierproduktion aus Frischfasern circa 70 % Wasser und 60 % Energie ein.

Metallrecycling

Alte Metalle vom Stahlträger bis hin zur Aluminiumdose werden gesammelt und nach einer sorgfältigen Sortierung eingeschmolzen. Die Herstellung von Sekundäraluminium durch Recyclingverfahren erfordert nur fünf Prozent der Energie, die für die Rohstoffgewinnung aus Bauxit benötigt wird. Außerdem trägt die Aluminium-Abfallverwertung zum Umweltschutz bei, da weniger giftiger Rotschlamm entsteht. Dieser wird derzeit auf Deponien entsorgt, weil geeignete Verfahren zur Aufbereitung fehlen.

Zum Metallrecycling gehört auch die Wertstoffrückgewinnung aus Elektroschrott. Hierbei werden Gold, Silber, Kupfer und Metalle aus der Gruppe der seltenen Erden aus alten Elektrogeräten extrahiert.

Glasrecycling

Glas besitzt die außergewöhnliche Eigenschaft, seine Qualität über unbegrenzte Zeit zu bewahren, da es keinem natürlichen Abbau unterliegt. Diese Beständigkeit macht es zu einem idealen Material für eine ressourcenschonende Kreislaufwirtschaft, in der es nahezu endlos wiederverwertet werden kann.

Für ein effizientes Recycling ist jedoch eine sorgfältige Trennung unerlässlich: Da sich aus Mischglas kein hochwertiges Weißglas herstellen lässt, muss eine farbliche Sortierung erfolgen. Ebenso wichtig ist die separate Sammlung verschiedener Glasarten – Verpackungsglas, Fensterglas, Kristall und Spiegel benötigen unterschiedliche Schmelztemperaturen und lassen sich daher nicht gemeinsam aufbereiten.

Lesen Sie mehr über die Verfahren zur Rückgewinnung und Reinigung von Werkstoffen von Rematec – einem Unternehmen der Kluthe Gruppe.

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Was bedeutet Biokompatibilität in unterschiedlichen Kontexten?

Der Begriff der Biokompatibilität findet seinen Ursprung in der Medizintechnik und beschreibt dort vor allem die Verträglichkeit von Materialien mit biologischem Gewebe. Beispiele hierfür sind Implantate oder Stents, die direkt mit Körpergewebe interagieren, ohne schädliche Reaktionen hervorzurufen.

Überträgt man dieses Konzept auf die chemische Industrie, erweitert sich der Anwendungsbereich von der direkten Gewebeverträglichkeit zu einem umfassenderen Verständnis von Umweltverträglichkeit. In der chemischen Industrie umfasst Biokompatibilität daher nicht nur die Interaktion mit menschlichem Gewebe, sondern auch die Wirkung von Chemikalien und Prozessen auf eine breitere ökologische Ebene. Hier wird geprüft, wie Substanzen mit Umweltkomponenten wie Wasser, Boden und Luft interagieren und ob sie ökosystemare Schäden verursachen können. Das Ziel ist es, Materialien und Prozesse zu entwickeln, die umweltfreundlich sind und positive oder zumindest neutrale Effekte auf ihre Umgebung haben.

Als biokompatibel werden Materialien, Produkte und Prozesse bezeichnet, die sich nicht negativ auf lebende Organismen in ihrer Umgebung auswirken. Grundsätzlich werden hierbei drei Gefahrenbereiche unterschieden:

• physikalische Gefahren (z. B. Explosivität, Entzündlichkeit, Strahlung)
• Gesundheitsgefahren (z. B. Vergiftungen hervorrufend, Krebs verursachend)
• Umweltgefahren (z. B. aquatische Toxizität, Freisetzung schädigender Stoffe im Abbauprozess)

Eingeteilt wird die Biokompatibilität in folgende Kategorien

Bioinert

Der Begriff bioinert impliziert, dass es keine chemischen und/oder biologischen Wechselwirkungen gibt und keine toxischen Substanzen freigesetzt werden. 100-prozentige Bioinertheit lässt sich allerdings erst erreichen, wenn sich durch umfassendes Recycling eine Kreislaufwirtschaft ohne unverwertbare Abfälle etabliert hat.

Bioaktiv

Von Bioaktivität ist die Rede, wenn Substanzen auf positive Weise mit biologischen Systemen interagieren. Bioaktive Materialien können beispielsweise genutzt werden, um Gewässer oder verschmutzte Böden zu reinigen.

Biotolerant

Biotolerant sind Materialien und Prozesse, die sich nur minimal auf ihr Umfeld auswirken und erst nach längerer Exposition oder in sehr großen Mengen negative Effekte hervorrufen.

Wie trägt die grüne Chemie zu einer höheren Biokompatibilität in der Chemie bei?

Die grüne Chemie kann die chemische Biokompatibilität auf verschiedene Weise verbessern. Zum einen fördert sie die Verwendung nachwachsender Rohstoffe. Diese sind häufig biologisch abbaubar und zeichnen sich durch eine hohe Umweltverträglichkeit aus. Zum anderen minimiert die grüne Chemie durch Entwicklung umweltschonenderer chemischer Prozesse vor allem in der Industrie die Freisetzung schädlicher Substanzen in die Umwelt. Dadurch sinkt die Belastung für biologische Systeme, während gleichzeitig die Bioverträglichkeit und die Ökoeffizienz steigen.

Grüne Technologien zielen darauf ab, durch eine nachhaltige Produktion den Energieverbrauch zu senken und die Ressourcenschonung voranzutreiben. Das verringert die Umweltauswirkungen und trägt zu mehr Nachhaltigkeit bei. Ein weiteres zentrales Anliegen der Industrie besteht darin, Materialien zu entwickeln, die sich leichter biologisch abbauen lassen. Diese belasten die Umwelt weniger und tragen damit zu einer höheren Biokompatibilität in der Chemie bei. Dazu gehören wasserbasierende Industriereiniger, wassermischbare Kühlschmierstoffe, VOC-reduzierte biologisch abbaubare Spülmedien und vieles mehr.

Darüber hinaus fördert die grüne Chemie die Kreislaufwirtschaft. Durch Stoffkreisläufe zur Wiederverwertung von Materialien und die Dezimierung von Nebenprodukten werden Abfälle minimiert. Das bedeutet mehr Ressourcenschonung, einen nachhaltigen Beitrag zum Umweltschutz und höhere Bioverträglichkeit der chemischen Industrie.

Wie lässt sich eine bessere Biokompatibilität in der Chemie erreichen?

Die Möglichkeiten sind vielfältig. Bereits die Auswahl der Ausgangsstoffe kann sich positiv auswirken. Je biokompatibler und nachhaltiger die Materialien sind, desto höher ist meist auch die chemische Biokompatibilität des Produktes. Wo keine geeigneten Substanzen vorhanden sind, kann eine gezielte interdisziplinäre Forschung neue Ansätze liefern und die Entwicklung vorantreiben.

Der Umstieg auf eine saubere, nachhaltige Produktion gemäß moderner Umweltstandards hilft, die Freisetzung von Schadstoffen zu minimieren, und trägt damit ebenfalls zu einer höheren Biokompatibilität in der Chemie bei. Wichtige Maßnahmen sind:

• Implementieren von Lean-Methoden zur Reduzierung von Ressourcenverschwendung und zur Verbesserung der Ökoeffizienz,
• Automatisierung monotoner und repetitiver Aufgaben, um den Produktionsprozess zu beschleunigen und menschliche Fehler zu minimieren,
• Umstellung auf umweltfreundlichere, weniger toxische Prozesse,
• Einbinden von Verfahren zur Reduzierung von Abfällen,
• Schaffung möglichst geschlossener Stoffkreisläufe durch Recycling und Wiederverwertung von Nebenprodukten,
• Identifizierung und Nutzung von Energieeinsparpotenzialen (z. B. Einsatz energieeffizienterer Maschinen und Prozesse) sowie
• Integration von Big Data, IoT und KI zur Echtzeitüberwachung und Optimierung von Produktionsprozessen.

Ebenfalls wichtig für das Erreichen einer höheren Biokompatibilität in der Chemie ist ein ganzheitliches Qualitäts- und Umweltmanagement, das sicherstellt, dass sämtliche Materialien, Prozesse, Produkte und das Unternehmen selbst alle geltenden gesetzlichen Vorgaben und internationalen Standards erfüllen.

Welche ISO-Normen sind wichtig für die Gewährleistung der Biokompatibilität in der Chemie?

Zu den relevantesten Regelwerken zählen die ISO-Normen der 10993-Reihe und die REACH-Verordnung. Erstere dient vorrangig der biologischen Beurteilung von Medizinprodukten. Die Zertifizierung der Biokompatibilität medizinischer Werkstoffe und Produkte erfolgt nach dieser ISO, die aus insgesamt mehr als 20 Teilen besteht. Einige davon lassen sich auch auf andere Bereiche der Chemiebranche anwenden. Das gilt beispielsweise für:

• die ISO 10993-5: Prüfungen auf In-vitro-Zytotoxizität,
• die ISO 10993-12: Probenvorbereitung und Referenzmaterialien sowie
• die ISO 10993-18: Chemische Charakterisierung von Werkstoffen.

Die REACH-Verordnung hat zum Ziel, ein hohes Niveau für den Schutz der menschlichen Gesundheit und den Umweltschutz zu erreichen. Sie besagt, dass in ihren Geltungsbereich fallende Stoffe und Stoffgemische registriert werden müssen, die in Mengen von ab einer Tonne pro Jahr in der EU hergestellt oder in die EU importiert werden.

Die erfassten Substanzen werden von der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) bewertet. Vom Ergebnis hängen weitere Anforderungen und Auflagen wie Zulassungen oder Beschränkungen ab. Unternehmen, die eine entsprechende Zertifizierung bekommen, können damit nachweisen, dass sie verantwortungsvoll mit chemischen Stoffen umgehen und die Umweltstandards einhalten.

Wie lässt sich chemische Biokompatibilität messen?

Ob ein Material biokompatibel ist, kann durch verschiedene Tests festgestellt werden. Gängige Methoden sind:

In-vitro-Tests

In vitro bedeutet, dass Versuche nicht in lebenden Organismen, sondern in isolierten Gewebestrukturen, Zellen oder Organen durchgeführt werden. Typische Verfahren sind der Zytotoxizitätstest, der toxische Wirkungen auf Zellkulturen überprüft, der Sensibilisierungstest, bei dem es um allergische Reaktionen geht, und der Hämolyse-Test, der misst, ob ein Material rote Blutkörperchen zerstört.

In-vivo-Tests

Um ihre biologische Verträglichkeit beurteilen zu können, werden Arzneimittel und Medizinprodukte zum Teil an Tieren getestet. Die Forschung arbeitet mit Hochdruck daran, alternative Testmethoden zu entwickeln, die Tierversuche überflüssig machen oder zumindest auf ein unerlässliches Maß zu verringern.

Chemische Charakterisierung

Hierbei geht es darum, festzustellen, ob Materialien schädliche Chemikalien freisetzen oder unerwünschte Substanzen enthalten. Beides kann Hinweise auf die Biokompatibilität und die Umweltverträglichkeit liefern.

Langzeitstudien

Manchmal zeigen sich nachteilige Einflüsse chemischer Substanzen erst nach Jahren. Deshalb ist es wichtig, die Bioverträglichkeit von Materialien über einen langen Zeitraum hinweg zu überwachen.

Biokompatibilitätsprüfungen sind feste Bestandteile der Beurteilung biologischer Risiken. Wichtige Elemente des Risikomanagementprozesses und somit auch der Verbesserung der Biokompatibilität in der Chemie sind der biologische Bewertungsplan (BEP) und der biologische Bewertungsbericht (BER).

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Angesichts knapp werdender Ressourcen wird es zunehmend wichtiger, den Anteil nicht erneuerbarer Primärrohstoffe zu reduzieren. Das kann nur gelingen, indem Materialien rückgewonnen und wiederverwendet werden. Wie in vielen anderen Branchen spielt daher auch in der chemischen Industrie die Circular Economy, zu Deutsch: Kreislaufwirtschaft, eine immer größere Rolle. Hier erfahren Sie, was es mit der kreislauforientierten Wirtschaft auf sich hat und wie sie sich realisieren lässt.

Was genau ist Circular Economy?

Bei der Circular Economy handelt es sich um ein Modell der Erzeugung und des Verbrauchs, bei dem alle in der Wertschöpfung genutzten Primärrohstoffe möglichst lange in einem Kreislauf gehalten werden. Zu Beginn des Wertschöpfungsprozesses besitzen diese Materialien definierte Eigenschaften, die am Ende noch verfügbar sein oder zurückgewonnen werden müssen. Dass die stoffliche Wiedergewinnung aus naturwissenschaftlicher und technologischer Sicht möglich ist, muss bereits vor Beginn des Herstellungsprozesses sichergestellt sein.

Mit dem Begriff Kreislaufwirtschaft wird der theoretische Idealzustand beschrieben, bei dem eine 100-prozentige Verwertung stattfindet. Aufgrund der akuten globalen Gefährdung der Umwelt und des voranschreitenden Klimawandels ist es nötig, schnellstmöglich die weitestgehende Annäherung an dieses Ideal zu erreichen und eine nachhaltige Grüne Chemie zu etablieren.

Die Ziele der Circular Economy bestehen darin, Müll zu reduzieren, Produkte und die in ihnen enthaltenen Ressourcen so lange wie möglich zu nutzen und Rohstoffe durch Re- oder Upcycling wiederverwenden zu können. Die perfekte Form von Circular Economy wird als Cradle-to-Cradle (von der Wiege zur Wiege) bezeichnet. Dieses Modell steht im Gegensatz zur linearen Wirtschaft (Cradle-to-Grave), bei der Produkte und Materialien nach ihrer Nutzung im Abfall landen.

Wie lässt sich die Kreislaufwirtschaft in der Chemie umsetzen?

Um eine zirkuläre Wirtschaft in einem Unternehmen der Chemiebranche zu verwirklichen, bedarf es konkreter Gestaltungsfelder, die sich an der Wertschöpfung des Betriebes orientieren. Diese sollte sich idealerweise nicht nur von den Ausgangsstoffen bis zum Ende des Produktlebenszyklus erstrecken, sondern auch die umweltgerechte Entsorgung und den Markt der aus den gebrauchten Produkten gewonnenen Sekundärrohstoffe einschließen.

Ansätze zur Circular Economy bei der Rohstoffauswahl

Dem grundlegenden Konzept der Kreislaufwirtschaft folgend, gilt es, Primärrohstoffe sukzessive durch Sekundärrohstoffe zu ersetzen. Ebenso ist es möglich, petrochemische Ausgangsstoffe durch nachwachsende Rohstoffe abzulösen. Mit dem Einsatz nachwachsender oder Sekundärrohstoffe ergeben sich zugleich viele Chancen, neue Zielgruppen und/oder Marktsegmente zu erschließen oder veränderte Kundenerwartungen hinsichtlich ressourceneffizienter Erzeugnisse oder Lösungen zu erfüllen.

Ansätze zur Circular Economy bei Produktdesign und Herstellung

Ein am Cradle-to-Cradle-Prinzip orientiertes Design von Erzeugnissen der Chemieindustrie zählt zu den größten Hebeln für den Umstieg in eine zirkuläre Wirtschaft. Die Möglichkeiten für Ressourceneffizienz, das Re- oder Upcycling und das Wiederverwenden werden bereits bei der Formulierung chemischer Produkte angelegt. In der chemischen Industrie, die zahlreiche Vorstufenprodukte für unterschiedlichste Endanwendungen produziert, gilt das sowohl für die eigenen Erzeugnisse als auch für die weitere Nutzung bis hin zum Endprodukt.

Ansätze bei Verpackung und Transport

Der Einfluss von Unternehmen auf Wiederverwendungs- und Recyclinglösungen ist oftmals größer als bei Erzeugnissen, die in nachgelagerten oder mehrstufigen Anwendungen aufgehen. Obendrein lassen sich über die Verpackungen auch Möglichkeiten zur Nachverfolgbarkeit eigener Produkte für das Recycling und End-of-Life-Lösungen realisieren. Tatsächlich hat die Grüne Chemie schon jetzt verschiedene Lösungskonzepte etabliert, die das Aufbereiten und Wiederverwenden von Transportbehältern wie IBC, Fässern und Kanistern inkludieren.

Zirkuläre Produkte als Ausgangspunkt für Circular Economy beim Kunden

Indem ein Unternehmen zirkuläre Produkte herstellt, kann es die Kreislaufziele seiner Abnehmer beeinflussen und fördern. Die Herstellung von Cradle-to-Cradle-Erzeugnissen mit optimierten Eigenschaften kann dazu beitragen, nachgelagerte Verarbeitungsprozesse beim Kunden zu verbessern, die Zahl der Verarbeitungsschritte zu verringern und/oder die Menge der verbrauchten Produkte zu senken. Indem Compliance-Vorgaben und Zertifizierungsanforderungen erfüllt und Primärrohstoffe durch nachwachsende oder Sekundärrohstoffe ersetzt werden, hilft das den Kunden ebenfalls dabei, zirkuläre Geschäftsmodelle einzuführen und zu optimieren.

Ansätze für End-of-Life-Lösungen für Erzeugnisse

Um Potenziale zur Weiterverwendung von Produkten und Produktkomponenten maximal ausschöpfen zu können, setzen am Ende des Produktlebenszyklus Maßnahmen zur Verwertung und zum Recycling an. Die Möglichkeiten für eine spätere Verwendung oder die Wiederaufbereitung werden bereits in der Design- und Formulierungsphase der Produkte durch die Materialauswahl und -zusammensetzung beeinflusst. Probleme bezüglich der End-of-Life-Fähigkeit ergeben sich häufig erst in nachgelagerten Anwendungen.

Ansätze für zirkuläre Geschäftsmodelle

Für eine funktionierende zirkuläre Wirtschaft ist es nötig, Stoff- und Informationsflüsse optimal zu koordinieren und mehr Transparenz zu gewährleisten. Informationen und Daten zu Mengen, Produktqualität und enthaltenen Rohstoffen müssen erhoben sowie einheitlich und transparent zugänglich gemacht werden. Hierzu sind digitale Hilfsmittel unabkömmlich.

Worin liegen die Herausforderungen der Circular Economy in der Chemie?

Die Hürden für eine moderne Circular Economy sind vielfältig und oft nicht einfach zu nehmen. So können neue Formulierungen mit Sekundärrohstoffen Verfahrens- und Prozessanpassungen notwendig machen, die eine sorgfältige Planung und oft auch die Entwicklung neuer Technologien erfordern. Zudem bedeuten nachwachsende und Sekundärrohstoffe nicht automatisch einen geringeren Ressourcenverbrauch oder eine bessere Energiebilanz gegenüber Primärrohstoffen.

Viele Erzeugnisse der chemischen Industrie gehen in der Endanwendung in Materialverbunden und komplexen Kombinationen auf. Damit steigt der Aufwand für das Re- oder Upcycling. Wie Vergleichsanalysen über den Lebenszyklus zeigen, kann für einzelne zirkuläre Produkte und die derzeit verfügbaren Recyclingtechnologien die Ressourcen- und Energieeffizienz sinken. In Anbetracht des rasanten technischen Fortschritts können solche Life-Cycle-Analysen aber immer nur eine Momentaufnahme liefern und sollten daher regelmäßig überprüft werden.

Das Verwenden mehrfach nutzbarer, wiederbefüllbarer Verpackungen kann helfen, Müll zu reduzieren. Ferner können Verpackungen aus nachwachsenden oder Sekundärrohstoffen dazu beitragen, Primärrohstoffe zu reduzieren. Bislang sind jedoch nicht für alle Produkte und Anwendungsbereiche Verpackungen verfügbar, die den Transport- und Produktschutz in vollem Umfang gewährleisten. Zudem sind innovative Verpackungen häufig teurer und erklärungsbedürftig. Das erschwert die kundenseitige Akzeptanz.

Eigene Circular-Economy-Produkte als Enabler für eine kreislauforientierte Wirtschaft beim Kunden sind in aller Regel nur möglich, wenn eine enge Vernetzung oder Kooperation besteht. Der Mehrwert ist häufig nur schwer kommunizierbar und der Zeit- und Kostenaufwand für das Recycling und die Verwertung von Produktionsausschussstoffen hoch.

Bei der Wiederaufbereitung am Ende des Produktlebenszyklus liegt das Problem darin, dass die Qualitäten zurückgenommener, gebrauchter Materialien sehr stark variieren können. Kontaminiertes Material lässt sich oftmals nicht ohne nur mit großem Aufwand identifizieren.

Das größte Hindernis für neue zirkuläre Geschäftsmodelle ist die mangelnde Transparenz. Aus Angst, Mitbewerber könnten zu viel erfahren, ist die offene und konkrete Kommunikation oft unerwünscht. Das erschwert die ohnehin nicht einfache Umsetzung von Cradle-to-Cradle zusätzlich.

Circular Economy bei Kluthe: Das tun wir, um Primärrohstoffe und Müll zu reduzieren

Als Verfechter für Grüne Chemie leisten wir von Kluthe gemeinsam mit unserem Tochterunternehmen REMATEC einen wichtigen Beitrag zur Circular Economy. Mit unserem innovativen Verfahren Resolve-T gewinnen wir beispielsweise organische Lösungsmittel zurück, um Primärrohstoffe zu reduzieren und Abfälle zu vermeiden. Darüber hinaus bereiten wir mit unserem Isodry-Verfahren Altlacke, Altfarben und Lackkoagulate zu Lösemitteln, Wasser und Trockengut auf, die wir erneut dem Wirtschaftskreislauf zuführen. Auch unsere Abwasserbehandlung bietet viele Ansätze zur Nutzung von Wasser in Kreislaufprozessen.

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Unter anderem wurden folgende Quellen zur Recherche genutzt.

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Überblick über die Prozesswasser-Aufbereitung

Für die Prozesswasser-Aufbereitung ist zunächst eine geeignete Wasserentnahmestelle erforderlich. Welche Entnahmestellen für das Rohwasser infrage kommen, hängt von ihrer Ergiebigkeit und dem Prozesswasserbedarf ab. Eine Wasseranalyse gibt über die Art und Menge der Inhaltstoffe Auskunft. Aus dem Vergleich der Analyseergebnisse mit den Anforderungen an das Prozesswasser leitet sich ab, welche Verfahren für die Aufbereitung erforderlich sind. Zu den Herausforderungen zählt dabei, Schwankungen in der Rohwasserzusammensetzung zu erfassen und diese durch Regelungstechnik so auszugleichen, dass es eine gleichbleibende Qualität beibehält.

Entnahmestellen für Rohwasser

Trinkwassernetz

Ist der Verbrauch an Prozesswasser überschaubar, bietet sich das öffentliche Trinkwassernetz als Entnahmestelle für Rohwasser an. Trinkwasser ist weitestgehend aufbereitet. Es ist keimfrei und enthält definierte Mengen an Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und Mineralien.

Offene Gewässer

Oberflächengewässer aus Meeren, Flüssen, Seen oder Stauseen sind Lebensräume für Tiere und Pflanzen. Deshalb sind im Rohwasser, das daraus entnommen wird, immer organische Stoffe enthalten. Vom Regen durch die Kanalisation gespülter Straßenschmutz und das Einleiten von – wenn auch behandelten – Abwässern aus der Industrie und aus Kommunen führen zu einer weiteren Zunahme von oft unbekannten Fremdstoffen, die überraschende Herausforderungen für die Prozesswasser-Aufbereitung bereithalten können.

Grundwasser aus Brunnen und Quellen

Grundwasser sammelt sich in Brunnen oder tritt als Quelle aus der Erde hervor. Bevor es die Erdoberfläche erreicht, wird es durch die Bodenschichten gefiltert. Dann hat es oft annähernde Trinkwasserqualität, kann aber auch einen höheren Mineralstoffgehalt, zusätzliche Salze, Trübstoffe und Keime enthalten.

Teilströme aus der Abwasserbehandlung

Aus der eigenen Abwasserbehandlung in der Industrie können sich Ressourcen für Prozesswasser-Aufbereitung ergeben. Die Vorteile resultieren aus der bekannten und weitgehend gleichbleibenden Zusammensetzung des zurückgewonnenen Rohwassers. Das aufbereitete Wasser kann gezielt dort verwendet werden, wo die Restkonzentrationen der Inhaltsstoffe tolerierbar sind.

Großräumige Zisternen für Niederschlagswasser

In der Klimakrise zeichnet sich ab, dass immer öfter lange Dürreperioden von heftigem Starkregen unterbrochen werden. Maximale Nachhaltigkeit und Energieeffizienz sowie eine enorme Reduzierung von Kosten werden sich daraus ergeben, das Niederschlagswasser in Zisternen mit einem hohen Fassungsvermögen zu leiten und dort zu speichern. Zunächst mit hohen Kosten verbundene Investitionen in ein optimales Zulauf- und leistungsfähiges Speichersystem werden darüber hinaus Schutz vor Überflutungen von Landstrichen bieten und sich in Zukunft als äußerst wertvoll erweisen.

Verwendung von Prozesswasser

Prozesswasser findet in der Industrie ein breites Anwendungsspektrum. Zu den Haupteinsatzgebieten der Prozesswasser-Aufbereitung zählen:

• Produktwasser, das Wasser wird Bestandteil des Erzeugnisses vor allem in der chemischen, pharmazeutischen, kosmetischen und Lebensmittelindustrie
• Spül- und Waschwasser hauptsächlich in der Oberflächentechnik, der Papierindustrie, der Lebensmittelindustrie und der Textilindustrie
• für die Dosierung und Durchmischung von Reaktionspartnern zur Einstellung optimaler Reaktionsbedingungen in der chemischen Industrie und der Oberflächentechnik
• Wärmemanagement, Einstellung optimaler Reaktionstemperaturen durch Kühl- oder Heizkreisläufe
• Kesselspeisewasser für die Dampferzeugung in Kraftwerken und in der chemischen Industrie
• Reines Wasser für Analysen zu Qualitätssicherung.

Verfahren zur Aufbereitung von Prozesswasser

Aus den zahlreichen Entnahmemöglichkeiten von Rohwasser und der vielseitigen Verwendung lässt sich leicht absehen, dass die Prozesswasser-Aufbereitung in der Industrie ein äußerst umfangreiches Fachgebiet darstellt. Praktisch können, je nach Rohwasserqualität, sämtliche Verfahren zur Stofftrennung zum Einsatz kommen. Deshalb ist in diesem Rahmen nur ein kleiner Einblick in die Grundlagen der Prozesswasser-Aufbereitung möglich. Energieeffizienz und Nachhaltigkeit gebieten es, zunächst grobe Verunreinigungen zu entfernen und hohe Konzentrationen zu reduzieren. Danach lassen sich schrittweise Verfahren mit einer immer besseren Trennwirkung einsetzen, bis die erforderliche Prozesswasserqualität erreicht ist.

Filtrationsverfahren

Die optimale Vorgehensweise besteht darin, am Anfang alle festen Stoffe in Sieben und Filtern mit stetig sinkenden Maschenweiten bzw. Porengrößen zurückzuhalten. Für die unterschiedlichen Filtrationsverfahren bietet der Markt eine große Auswahl an technischen Lösungen an.

Chemische Behandlung

Die chemische Behandlung umfasst vor allem die Flockung von Trübstoffen, die Spaltung von Öl-Wasser-Emulsionen und die Fällung von Salzen. Außerdem werden durch eine chemische Behandlung bestimmte Eigenschaften in Prozesswässern eingestellt wie beispielsweise pH-Werte oder Biostabilität. Zusammengeballte Trübstoffflocken lassen sich durch Filter entfernen. Für aufschwimmende Öle nach der Emulsionsspaltung stehen Ölskimmer und -abscheider zur Verfügung. Die nach einer Fällung unlöslichen Salze sinken zu Boden. Oberhalb des Bodensatzes lässt sich das Wasser ableiten. Diesen Verfahren ist gemeinsam, dass dem Rohwasser geeignete Chemikalien mit einer genauen Dosierung zugemischt werden.

Umkehrosmose

Sind ein Lösungsmittel und eine Lösung durch eine Membran getrennt, die nur vom Lösungsmittel passiert werden kann, dringt das Lösungsmittel in die Lösung ein. In der Lösung sinkt die Konzentration. Die Triebkraft für diesen Vorgang ist der höhere Dampfdruck des Lösungsmittels im Vergleich zu ihrer Lösung. Der Stofffluss kommt zum Erliegen, wenn sich ein Druckausgleich eingestellt hat. Der Wert, der zu diesem Zeitpunkt erreicht ist, ist der osmotische Druck. Der Vorgang wird als Osmose bezeichnet. Die Membran nennt man halbdurchlässig oder semipermeabel. Erhöht man den Druck auf der Seite der Lösung über den osmotischen Druck hinaus, fließt das Lösungsmittel durch die Membran zurück. Die gelösten Stoffe verbleiben auf der ursprünglichen Seite. Dieses Verhalten wird als Umkehrosmose bezeichnet und bei der Prozesswasser-Aufbereitung ausgenutzt, um Wasser von Salzen und anderen Inhaltsstoffen zu trennen. Das gereinigte Wasser wird als Permeat bezeichnet.

Ionenaustauschtechnologie

Alumosilikate (Zeolithe), Aluminiumoxid, Tonmineralien, Chlorophyll oder Huminsäure sind natürlich vorkommende Stoffe, auf deren Oberfläche Ionen gebunden sind. Diese Ionen lassen sich durch Ionen mit einer höheren Ladung oder einer größeren molaren Masse austauschen. Materialien für den Ionenaustausch lassen sich auch künstlich herstellen. Sie liegen dann als Kunstharze oder Sulfonierte Kohlenwasserstoffe vor. Werden mit Ionenaustauschmaterial gefüllte Säulen von wässrigen Lösungen durchströmt, gehen leichte Ionen mit geringer Ladung in die Lösung und schwere Ionen mit höherer Ladung lagern sich an den nun freien Stellen an das Material an. So lassen sich schrittweise Salze entfernen. Die letzte Stufe besteht darin, mit Oxoniumionen und Hydroxidionen beladenen Ionentauscher letzte störende Ionen aus dem Wasser auszutauschen. Vorteile der Ionenaustauschtechnologie ergeben sich aus der Regenerierbarkeit des Materials. Ein Überschuss an leichten Ionen spült die schweren Ionen aus und nimmt deren Stelle ein.

Weitere Verfahren zur Prozesswasser-Aufbereitung

Reines Wasser hat beispielsweise bei einer Temperatur von 22 °C einen pH-Wert von 7, bei 20 °C eine elektrische Leitfähigkeit von < 1,1 µS/cm und einen gesamten organischen Kohlenstoffgehalt von < 0,5 mg/l. Reines Prozesswasser orientiert sich an diesen Werten. Viele Prozesse laufen auch bei stark davon abweichenden Werten ordnungsgemäß ab. Dann gelten andere tolerierbare Grenzwerte. Sind jedoch strenge Vorgaben gefordert, lässt sich die Prozesswasser-Aufbereitung nach der Umkehrosmose und der Ionenaustauschtechnologie durch weitere Verfahren ergänzen. Hierzu einige Beispiele:

• Reste organischer Stoffe können mit Aktivkohle entfernt werden.
• Eine UV-Bestrahlung wirkt keimtötend.
• Nanofiltration beseitigt kleinste Bakterien und Viren.
• Entgasungstechnik sorgt dafür, dass störende Gase wie Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenstoffdioxid entfernt werden.

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Produkte der chemischen Industrie spielen in sämtlichen Industriezweigen und nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens eine wichtige Rolle. Dennoch hat die Branche nicht unbedingt den besten Ruf. Oft wird sie, wie die Chemie selbst, als schmutzig und schädlich angesehen. Historisch mag das stimmen. Mittlerweile beweisen aber immer mehr Chemie-Unternehmen durch eine Zertifizierung für Nachhaltigkeit in der Chemie, dass ihnen die Umwelt und der Klimaschutz am Herzen liegen.

Nachhaltigkeit in der Chemieindustrie ist kein neues Thema

Ein Blick in die Vergangenheit zeigt, dass sich Unternehmen der Chemiebranche schon seit Jahrzehnten mit Aspekten der Nachhaltigkeit wie Vorgaben für den Umwelt- und Gesundheitsschutz, Sicherheitsstandards, Risikomanagement und Ressourcenschonung beschäftigen. Mit dem Responsible-Care-Programm zeigen sie seit langem, dass sie in der Lage sind, unternehmerische Verantwortung in praktisches Handeln umzusetzen. Darüber hinaus hat sich die im Jahr 2011 ins Leben gerufene Nachhaltigkeitsinitiative der deutschen Chemie zum Ziel gesetzt, die Nachhaltigkeit in der Chemieindustrie als Leitbild zu verankern.

Im Mai 2013 definierte die chemische Industrie Deutschlands als erster Industriezweig Leitlinien zu nachhaltigem Denken und Handeln in der chemisch-pharmazeutischen Industrie. Im Mittelpunkt stehen dabei die Chemieunternehmen als maßgebliche Akteure der Branche. Nur wenn diese sich in Richtung Nachhaltigkeit weiterentwickeln, kann das letztlich der gesamten Branche gelingen. Der positive Effekt der Nachhaltigkeitsbemühungen in der Chemie zeigt sich unter anderem daran, dass der Treibhausgasausstoß in der chemischen Industrie zwischen 1990 und 2020 um die Hälfte gesenkt werden konnte.

Zahlreiche Chemieunternehmen, darunter auch die Chemische Werke Kluthe GmbH, haben sich bereits konkrete Klimaziele gesetzt und eine fundierte Nachhaltigkeitsstrategie entwickelt, an der sie ihr Geschäftskonzept ausrichten. Eine Zertifizierung für Nachhaltigkeit in der Chemie bietet ihnen die Gelegenheit, ihren Erfolg im Bereich nachhaltige Chemie nach außen hin kenntlich zu machen und sich damit das Vertrauen Ihrer Kunden zu sichern.

Ansätze für Nachhaltigkeit in der Chemieindustrie

Nachhaltigkeit in der Chemie ist eine Schlüsseldisziplin für die Sicherung der Zukunftsfähigkeit der Industriegesellschaft. Zudem stellt die Weiterentwicklung der traditionellen in eine nachhaltige Chemie einen integralen Bestandteil der Energiewende und der Kreislaufwirtschaft dar. Um, wie geplant, bis 2045 Klimaneutralität zu erreichen, suchen nachhaltig orientierte Unternehmen unter anderem nach Lösungsansätzen für folgende Herausforderungen:

• bessere Nutzung etablierter und Erschließung alternativer Ressourcen
• Vermeidung kritischer Ausgangsstoffe (Verfügbarkeit, Umweltschädlichkeit)
• Gestaltung von Stoffkreisläufen
• Entwicklung optimierter Synthesen und fortschrittlicher katalytischer Verfahren zur Rohstoff- und Energieeinsparung
• Verwendung reagenzfreier Konversionen (Elektrosynthese und Photochemie)
• Suche nach neuen Energieträgern und deren Nutzbarmachung
• Entwicklung neuer Upcycling- und Recycling-Strategien und bessere Nutzung vorhandener Abfallströme
• Kreation neuer Stoffe und Produkte, die sich schnell und rückstandsfrei zersetzen, wenn sie durch ihren bestimmungsgemäßen Einsatz in die Umwelt gelangen

Um Unternehmen bei der Entwicklung einer Nachhaltigkeitsstrategie zu unterstützen, hat das Umweltbundesamt verschiedene Publikationen herausgegeben, beispielsweise den Leitfaden „Nachhaltige Chemikalien“, der Stoffherstellern, Formulierern und Endanwendern eine nützliche Entscheidungshilfe bieten kann.

Systemischer Ansatz für nachhaltige Transformation

Die Transformation zu einer nachhaltigen Chemie erfordert einen ganzheitlichen, systemischen Ansatz, der über einzelne Unternehmen hinausgeht. Dabei müssen alle drei Dimensionen der Nachhaltigkeit – Umwelt, Gesellschaft und Wirtschaft – in einer klaren Hierarchie betrachtet werden: Oberstes Ziel wirtschaftlichen Handelns muss es sein, menschliches Wohlergehen zu ermöglichen, ohne der Gesellschaft oder Umwelt zu schaden. Die Gesellschaft wiederum kann nur innerhalb der Kapazitätsgrenzen unseres Planeten existieren und ist auf intakte Ökosysteme angewiesen. Dieser Ansatz orientiert sich an den planetaren Grenzen, wobei menschengemachte Chemikalien als „Novel Entities“ eine kritische Rolle spielen. Nur durch die Anerkennung dieser natürlichen Grenzen können Firmen langfristig erfolgreiche und zukunftsfähige Geschäftsmodelle entwickeln.

Zertifizierung für Nachhaltigkeit in der Chemie: Diese Möglichkeiten gibt es

Um zu belegen, dass sie nachhaltige Chemie betreiben, haben Firmen verschiedene Optionen. Zum einen können sie sich zertifizieren lassen, dass sie bestimmte Standards der Nachhaltigkeit einhalten. Zum anderen können sie Zertifikate zur Kompensation ihrer CO₂-Emissionen erwerben. Die Kluthe GmbH nutzt die folgenden Möglichkeiten:

EcoVadis Sustainability Rating

Die seit 2007 in Paris ansässige Ratingagentur EcoVadis SAS hilft Unternehmen mit einer einfachen Übersicht, Schwächen in ihrer Nachhaltigkeitsstrategie aufzudecken und diese zu verbessern. Aus dem EcoVadis Sustainability Rating können teilnehmende Firmen genau ableiten, wie sie im Vergleich zu Mitbewerbern dastehen und wo Optimierungen möglich sind.

Bewertet werden die vier Bereiche Umwelt, nachhaltige Beschaffung, Arbeits- und Menschenrechte sowie Ethik. In jedem davon sind maximal 100 Punkte zu erreichen. Anhand der erzielten Punktzahl lassen sich die Nachhaltigkeitsleistungen gegenüberstellen. Außerdem nutzt EcoVadis die Punktzahlen für das Rating, das die Vergabe von Anerkennungsmedaillen inkludiert. Die Medaillen werden in vier Stufen verliehen:

• Bronze (Firmen unter den besten 50 %)
• Silber (Firmen unter den besten 25 %)
• Gold (Firmen unter den besten 5 %)
• Platin (Firmen, die es unter die besten 1 % schaffen)

Die Kluthe GmbH erhielt im Jahr 2023 die Silbermedaille für einen Platz unter den besten 9 %.

Firmen können das EcoVadis Rating ihrer Geschäftspartner anfordern, um zu sehen, ob CSR-Risiken bestehen. Zulieferer, die schlecht abschneiden und keine Korrekturen vornehmen, laufen Gefahr, durch ein nachhaltiges, vielleicht sogar bereits klimaneutrales Unternehmen ersetzt zu werden.

natureOffice-Zertifikat

Die Klimaschutzagentur natureOffice wurde im Jahr 2007 mit der Intention gegründet, Unternehmen auf ihrem Weg zu mehr Nachhaltigkeit und aktivem Klimaschutz zu begleiten. Sie ist Mitglied der im 2018 vom Bundesministerium für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (BMZ) initiierten Allianz für Entwicklung und Klima. Ihr Leistungsangebot reicht von der präzisen Berechnung und Analyse von CO₂-Fußabdrücken über die Ausarbeitung effektiver CO₂-Strategien bis hin zur Förderung von Energieeffizienzmaßnahmen sowie zur Sensibilisierung und Schulung von Betriebsangehörigen im Bereich Klimaschutz.

Unternehmen, die ihre CO₂-Emissionen nicht aus eigener Kraft reduzieren können, haben die Möglichkeit, bei natureOffice CO₂-Zertifikate zu erwerben. Hierzu betreibt die Agentur verschiedene Klimaschutzprojekte, beispielsweise in Togo, Brasilien, Simbabwe, Uganda, aber auch in Deutschland. Für Firmen, die sich nicht festlegen möchten, bietet natureOffice Projekt-Mixe an. Außerdem können sich Chemie-Unternehmen selbst in den Projekten engagieren, indem sie zum Beispiel Schulen oder Brunnen bauen.

Die Kluthe GmbH unterstützt zur Neutralstellung ihrer CO₂-Emissionen das Klimaschutzprojekt Pacajai REDD+, das 150.000 Hektar bedrohter Waldfläche im Amazonas-Regenwald schützt, und gilt damit als klimaneutrales Unternehmen.

Innovative Geschäftsmodelle: Chemikalienleasing als Nachhaltigkeitsstrategie

Neben Zertifizierungen und CO2-Kompensation entwickeln sich auch innovative Geschäftsmodelle, die Nachhaltigkeit direkt in die Wertschöpfung integrieren. Ein vielversprechender Ansatz ist das Chemikalienleasing, bei dem Firmen nicht mehr Chemikalien verkaufen, sondern Dienstleistungen anbieten. Statt beispielsweise Lösemittel mengenbasiert zu verkaufen, wird die Entfettungsdienstleistung nach der gereinigten Oberfläche abgerechnet. Dieses Modell schafft Anreize zur Ressourcenschonung, da der Gewinn nicht durch höhere Chemikalienmengen, sondern durch deren effiziente Nutzung gesteigert wird. Der Hersteller übernimmt dabei nicht nur die Verantwortung für die Anwendung seiner Produkte, sondern auch für deren Sicherheit über den gesamten Lebenszyklus. Solche innovativen Ansätze zeigen, wie sich ökonomische und ökologische Ziele erfolgreich verbinden lassen.

Zertifizierung für Nachhaltigkeit in der Chemieindustrie ist kein Ruhekissen

Klimaneutralität ist für Unternehmen von großer Bedeutung. Es gibt bereits Beispiele für Firmen, denen es gelungen ist, eine funktionierende Nachhaltigkeitsstrategie zu etablieren und damit die Nachhaltigkeit in der Chemieindustrie insgesamt zu erhöhen. Auch die Kluthe Werke leisten hierfür einen nicht unerheblichen Beitrag. Um die Kunden zu überzeugen und wettbewerbsfähig zu bleiben, ist es jedoch wichtig, sich nicht auf dem Status „klimaneutral“ auszuruhen, sondern sich kontinuierlich weiterzuentwickeln und ständig zu hinterfragen, welche Stellschrauben in dieser Hinsicht noch gedreht werden können.

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Viele Bereiche der Oberflächentechnik sind auf die Verwendung organischer Lösungsmittel angewiesen. Insbesondere bei der Verarbeitung von Lacken werden sie gebraucht, um schnelle Farbwechsel zu ermöglichen, Lackiereinrichtungen, Förder- und Transportmittel zu reinigen oder Spülprozesse durchzuführen. Allein in Deutschland fallen jährlich rund 60.000 t mit Lacken verunreinigter Lösungsmittel an, für die es eine umweltgerechte Lösung zu finden gilt. Das patentierte Resolve-T-Verfahren® ermöglicht eine vollständige Lösemittel-Rückgewinnung und eine hundertprozentige Austragung der getrockneten Rückstände, die anschließend weiter aufbereitet werden können.

Nachteile herkömmlicher Verfahren zur Lösemittel-Rückgewinnung

Erste Anlagen zur Lösemittelrückgewinnung wurden bereits kurz nach dem Zweiten Weltkrieg errichtet. Sie trennten die wertvollen organischen Lösungsmittel durch Destillation von den Lacken und ermöglichten es, die Destillate direkt oder nach einer zusätzlichen Lösemittel-Aufbereitung in Form einer Rezeptur-Korrektur erneut dem ursprünglichen Einsatzzweck zuzuführen – allerdings mit Einschränkungen.

Klassische Methoden der Lösemittel-Rückgewinnung arbeiten mit herkömmlichen Destillationsblasen oder Dünnschichtverdampfern, die vorzugsweise unterschiedliches Vakuum nutzen. Die Lösungsmittel verdampfen und werden anschließend wieder kondensiert, während die in ihnen enthaltenen Lacke zurückbleiben und ausgetragen werden. Allerdings birgt dieses Verfahren der Lösemittel-Aufbereitung den Nachteil, dass bei einem durchschnittlichen Lack-Anteil von 10 % im zu recycelnden Stoffgemisch zusätzlich 20 % Lösungsmittel mit ausgetragen werden.

Ist die Destillationsausbeute höher, kommt es zu Verbackungen in den Anlagen. Diese müssen entfernt werden, da sie eine stetige Verringerung des Wärmeübergangs bewirken und Zersetzungsprodukte entstehen lassen, die zur nachteiligen farblichen und geruchlichen Veränderung des Destillats führen. Das hat erhebliche Reinigungs- und Wartungskosten zur Folge.

Der hohe Lösemittelgehalt im Lackrückstand ist nicht nur aus ökonomischer Sicht ein unbefriedigendes Resultat, sondern auch aus ökologischer. Zum einen wird das Gemisch aus Lack und Lösemittel bei der Rückgewinnung heiß aus den Anlagen ausgetragen und führt dadurch zu erheblichen Emissionen, die mit hohem apparativem und energetischem Aufwand unterbunden werden müssen. Zum anderen vergrößert sich das Abfallvolumen um rund 200 %.

Für derart kontaminierte Rückstände bleiben letztlich nur zwei Möglichkeiten: die Abfallverbrennung oder die Entsorgung als Sondermüll in entsprechenden Deponien. In beiden Fällen gehen wertvolle Rohstoffe verloren, die dann energieintensiv neu gewonnen werden müssen.

Wirtschaftliche und ökologische Bedeutung der Lösemittelrückgewinnung

Die Rückgewinnung organischer Lösemittel bietet Unternehmen erhebliche wirtschaftliche Vorteile. Der Neukauf frischer Lösemittel verursacht nicht nur hohe Beschaffungskosten, sondern auch teure Entsorgungsgebühren für verbrauchte Produkte. Durch die Lösemittelrückgewinnung lassen sich beide Kostenblöcke deutlich reduzieren. Studien zeigen, dass Betriebe ihre Lösemittelkosten durch systematische Rückgewinnung um 40 bis 60 Prozent senken können.

Ein mittelständisches Lackierunternehmen verbraucht jährlich etwa 50 Tonnen Lösemittel. Bei einem durchschnittlichen Preis von 2.000 Euro pro Tonne entstehen Beschaffungskosten von 100.000 Euro. Hinzu kommen Entsorgungskosten von etwa 1.500 Euro pro Tonne für kontaminierte Lösemittel, also weitere 75.000 Euro. Durch Lösemittelrückgewinnung können bis zu 80 Prozent der eingesetzten Lösemittel wiedergewonnen werden, was einer Einsparung von 140.000 Euro pro Jahr entspricht. Die Investition in eine moderne Anlage zur Lösemittel-Aufbereitung amortisiert sich dadurch typischerweise innerhalb von zwei bis vier Jahren.

Aus ökologischer Sicht leistet die Lösemittelrückgewinnung einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz. Die Herstellung organischer Lösemittel aus Erdöl ist energieintensiv und verursacht erhebliche CO₂-Emissionen. Bei der Produktion von einem Kilogramm Lösemittel entstehen durchschnittlich 2,5 bis 3,5 Kilogramm Kohlendioxid. Durch die Rückgewinnung und Wiederverwendung werden diese Emissionen vermieden. Ein Betrieb, der jährlich 40 Tonnen Lösemittel zurückgewinnt, spart dadurch etwa 100 bis 140 Tonnen CO₂ ein – das entspricht der Klimawirkung von rund 70 Pkw, die jeweils 15.000 Kilometer pro Jahr fahren.

Die Ressourcenschonung durch Lösemittelrückgewinnung geht über die CO₂-Reduktion hinaus. Erdöl als fossiler Rohstoff steht nicht unbegrenzt zur Verfügung. Jedes Kilogramm recyceltes Lösemittel reduziert den Bedarf an Primärrohstoffen. Angesichts volatiler Rohstoffpreise und zunehmender Importabhängigkeit gewinnt dieser Aspekt an strategischer Bedeutung. Unternehmen, die konsequent auf Lösemittel-Aufbereitung setzen, machen sich unabhängiger von Preisschwankungen auf den Rohstoffmärkten und sichern ihre Versorgung langfristig ab.

Moderne Verfahren zur Rückgewinnung erreichen Reinheitsgrade, die es ermöglichen, wiedergewonnene Lösemittel ohne Qualitätseinbußen erneut einzusetzen. In vielen Anwendungen sind sie von Neuware nicht zu unterscheiden. Das schafft einen echten Kreislauf, in dem Lösemittel mehrfach verwendet werden können, bevor sie thermisch verwertet werden müssen. Die Kreislaufwirtschaft im Bereich organischer Lösungsmittel trägt damit direkt zur Nachhaltigkeit industrieller Produktionsprozesse bei.

Resolve-T: Modernes Verfahren zur Lösemittelrückgewinnung nach Maßstäben der grünen Chemie

Mit Resolve-T ist es der REMATEC GmbH, einem Tochterunternehmen der Chemische Werke Kluthe GmbH, gelungen, den Lösemittelanteil im Lackrückstand auf null zu reduzieren. Bei dieser Methode der Lösemittel-Aufbereitung handelt es sich um einen kombinierten Prozess, der die Lösemittel-Rückgewinnung (Resolve) und die anschließende übergangslose Trocknung (T) einschließt.

Beim Resolve-T-Verfahren® wird dem Lack-Lösungsmittel-Gemisch ein Additiv zugegeben. Die Menge richtet sich nach dem Grad der Lackbelastung. Bei einer 10-prozentigen Belastung kommen etwa 1,5 % Additiv hinzu. Das so präparierte Material wird in gängige Schaufeltrockner oder in Blasendestillationsanlagen mit Rührwerken gepumpt und dort unter normalen Vakuumbedingungen destilliert. Das Additiv unterbindet die Klebrigkeit des Lackes, ohne dessen Eigenschaften chemisch zu verändern.

Hat sich ein ausreichend großer, bei diesen Bedingungen nicht destillierbarer Lackrückstand aufgebaut, wird die Lösemittelzufuhr unterbrochen und das restliche Lösemittel bei einer Temperatur von etwa 100 °C und einem Unterdruck von 400 mbar herausdestilliert. Nach Ende des Destillationsvorgangs verbleibt ein rieselfähiger, völlig entklebter Lackrückstand, der sowohl lösemittel- als auch emissionsfrei ist.

Das Trockengut, bestehend aus einem energiereichen Bindemittel (rund 25.000 kJ/kg), Füllstoffen (z. B. Dolomit, Talkum, Bentone, Kaolin oder Aerosil) und Pigmenten, wird auf festgelegte Korngrößen gemahlen. Anschließend wird der Trockenstoff pelletiert und kann beispielsweise als Ausgangsstoff zur Herstellung hochreinen Methanols genutzt werden. Darüber hinaus können Zementwerke das Trockengut als Energieträger, aber auch als Füllstoff zur Anreicherung im Zement benötigter Verbindungen nutzen.

Grüne Chemie bei REMATEC: Auch diese Verfahren der Lösemittelrückgewinnung sind nachhaltig

Neben dem Resolve-T-Verfahren kommen bei der Kluthe-Tochter noch weitere Verfahren der Lösemittel-Rückgewinnung und Wertstoffaufbereitung zur Anwendung.

Reinigung und Fraktionierung von organischen Lösemitteln

Das Reinigen von Lösungsmitteln inkludiert die Trennung fester und flüssiger Stoffe. Im nächsten Schritt der Lösemittel-Rückgewinnung können die Lösemittel über eine fraktionierte Destillation voneinander getrennt werden.

Wertstoff-Rückgewinnung mittels Isodry-Verfahren

Bei dieser Technologie werden Altfarben, Altlacke und Lackkoagulate aufbereitet, die sowohl Lösemittel als auch Wasser enthalten. Im ersten Verfahrensschritt werden hydrophile Zuschlagstoffe beigesetzt, um das Stoffgemisch zu konditionieren. Danach werden die flüssigen Bestandteile abdestilliert und die drei Fraktionen dem Wirtschaftskreislauf zugeführt.

Rohstoff-Rückgewinnung aus Wasserlack-Sprühflüssigkeiten

Diese Methode ermöglicht die Rückgewinnung von Wertstoffen aus Hydrospülern, die beim Lackieren mit wasserbasierten Systemen anfallen (v. a. Autoindustrie). Hierbei werden zunächst die Lackpartikel durch Zugabe von Spezialchemikalien von den flüssigen Komponenten getrennt. Danach werden sie gefiltert und im Isodry-Verfahren weiterverarbeitet. Das Wasser-Lösemittelgemisch dient als Ausgangsstoff für Produkte zur Oberflächenbehandlung.

Gesetzliche Anforderungen und Qualitätsstandards bei der Lösemittelrückgewinnung

Die Lösemittelrückgewinnung unterliegt einem komplexen rechtlichen Rahmen, der sowohl Umweltschutz als auch Produktqualität sicherstellen soll. Das Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) bildet die zentrale gesetzliche Grundlage. Es verpflichtet Unternehmen zur Vermeidung, Verwertung und umweltverträglichen Beseitigung von Abfällen. Organische Lösemittel fallen unter die gefährlichen Abfälle und müssen entsprechend gekennzeichnet, gelagert und behandelt werden.

Nach dem KrWG hat die stoffliche Verwertung Vorrang vor der energetischen. Das bedeutet konkret: Bevor Lösemittel verbrannt werden, muss geprüft werden, ob eine Rückgewinnung technisch möglich und wirtschaftlich zumutbar ist. Diese Vorrangstellung macht die Lösemittelrückgewinnung nicht nur ökologisch sinnvoll, sondern auch rechtlich geboten. Unternehmen, die verbrauchte Lösemittel ohne Prüfung der Verwertungsmöglichkeiten entsorgen, riskieren Bußgelder und können ihre Entsorgungsnachweise nicht ordnungsgemäß führen.

Die 31. Bundesimmissionsschutzverordnung (31. BImSchV) regelt die Begrenzung von Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) bei Verwendung in Anlagen und Produkten. Sie setzt Emissionsgrenzwerte und fordert von Betreibern entsprechender Anlagen die Erstellung von Lösemittelbilanzen. Durch effektive Lösemittelrückgewinnung können Unternehmen diese Grenzwerte leichter einhalten und reduzieren gleichzeitig ihre VOC-Emissionen deutlich. Moderne Anlagen zur Lösemittel-Aufbereitung sind so konzipiert, dass praktisch keine Emissionen in die Atmosphäre gelangen.

Qualitätsstandards spielen eine entscheidende Rolle bei der Rückgewinnung. Wiedergewonnene Lösemittel müssen definierten Spezifikationen entsprechen, um in industriellen Prozessen eingesetzt werden zu können. Wesentliche Parameter sind Reinheit, Wassergehalt, Siedepunkt und Dichte. Analytische Verfahren wie Gaschromatographie, Infrarotspektroskopie und Karl-Fischer-Titration kommen zur Qualitätssicherung zum Einsatz. Seriöse Anbieter stellen für jede Charge Analysenzertifikate aus, die die Einhaltung der vereinbarten Spezifikationen belegen.

Die Zertifizierung von Entsorgungsfachbetrieben nach § 56 KrWG ist Voraussetzung für die gewerbsmäßige Durchführung der Lösemittelrückgewinnung. Diese Zertifizierung bestätigt, dass der Betrieb über die erforderliche Fachkunde, Zuverlässigkeit und Ausstattung verfügt. Für Unternehmen, die verbrauchte Lösemittel abgeben, bietet die Zusammenarbeit mit zertifizierten Fachbetrieben Rechtssicherheit. Sie erfüllen damit ihre Überwachungspflichten nach dem Abfallrecht und können im Schadensfall nachweisen, dass sie ihrer Sorgfaltspflicht nachgekommen sind.

Dokumentationspflichten begleiten den gesamten Prozess der Rückgewinnung. Entsorgungsnachweise müssen die Art, Menge und Herkunft der Abfälle dokumentieren sowie den Verbleib lückenlos nachweisen. Diese Nachweise sind über Jahre aufzubewahren und auf Verlangen den Behörden vorzulegen. Elektronische Nachweisverfahren wie eANV (elektronisches Abfallnachweisverfahren) vereinfachen die Dokumentation und reduzieren den administrativen Aufwand. Professionelle Dienstleister für Lösemittelrückgewinnung übernehmen diese Dokumentation üblicherweise als Teil ihres Servicepakets und entlasten ihre Kunden von bürokratischen Pflichten.

REACH-Verordnung und CLP-Verordnung regeln zusätzlich die Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe sowie deren Kennzeichnung. Auch wiedergewonnene Lösemittel unterliegen diesen Vorschriften, wenn sie in den Verkehr gebracht werden. Spezialisierte Unternehmen für Lösemittel-Aufbereitung verfügen über die erforderlichen Registrierungen und stellen sicher, dass alle regulatorischen Anforderungen erfüllt sind. Das ermöglicht ihren Kunden den rechtskonformen Einsatz der zurückgewonnenen Produkte ohne eigenen regulatorischen Aufwand.

Organisation der Lösemittel-Rückgewinnung bei Kluthe

Verbrauchte Lösemittel und lösemittelhaltige Abwässer zählen zu den gefährlichen Abfallstoffen und müssen getrennt gesammelt und entsorgt oder verwertet werden. Serviceorientierte Lösemittel-Hersteller haben nicht nur das Know-how und das technische Equipment für die stoffliche Verwertung von Lösungsmitteln, sie unterstützen ihre Kunden auch aktiv bei der Rückgewinnung. Die Kluthe GmbH stellt hierzu Behältersysteme zum Sammeln der Rückstände zur Verfügung, die durch eine unternehmenseigene Spedition abgeholt und zur Rückgewinnung in die REMATEC-Anlagen nach Mügeln (Sachsen) oder Heidelberg (Baden-Württemberg) transportiert werden.

Für die Kunden bedeutet das einen verschwindend geringen Aufwand im Vergleich zur Behandlung der verbrauchten Lösungsmittel als Abfallstoff. Auch die Umwelt profitiert, da Ressourcen gespart und die CO₂-Emissionen verringert werden. Wer sich umfassend über die verschiedenen Verfahren zur Rückgewinnung und Aufbereitung informieren möchte, findet im Kluthe Magazin weitere Artikel zum Solvent-Recycling und zu den Verfahren der Wertstoffaufbereitung.

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Cradle to Cradle einfach erklärt: Von der Wiege zur Wiege

Das C2C-Prinzip ist keine ganz neue Erfindung. Das auf Ökoeffektivität basierende Wirtschaftskonzept wurde bereits gegen Ende der 1990er Jahre vom deutschen Chemiker Michael Braungart und dem US-amerikanischen Architekten William McDonough entwickelt. Ins Deutsche übersetzt bedeutet Cradle-to-Cradle „von der Wiege zur Wiege“. Damit bildet es einen Kontrapunkt zur bekannten Phrase „von der Wiege bis zur Bahre“, sprich „Cradle-to-Grave“.

Die Kreislaufwirtschaft folgt einem Konzept, das sich hinsichtlich seiner Ökoeffektivität deutlich von der klassischen linearen Wirtschaft unterscheidet. Im Gegensatz zu dieser berücksichtigt es nicht nur den Abschnitt von der Produktion bis hin zum Verbraucher, sondern reicht darüber hinaus. Nach dem C2C-Ansatz sind Herstellungsprozesse Kreisläufe, in denen nichts verloren geht. Stattdessen sollen sämtliche Materialien ohne Qualitätsverlust wiederverwendbar sein. Dadurch gibt es keine Abfälle, die entsorgt werden müssen.

Cradle to Cradle Prinzip: So funktioniert die Kreislaufwirtschaft

Derzeit laufen Produktionsprozesse zumeist nach dem Take-make-waste-Prinzip. Unternehmen holen sich die Rohstoffe aus der Natur und erzeugen daraus Produkte, die nach Gebrauch auf der Mülldeponie landen. Meist enthalten die Abfälle nicht abbaubare Materialien und sogar Schadstoffe, die eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellen. Aktuelle Recycling-Modelle reichen Braungart und McDonough nicht aus, da die Rohstoffe durch die Wiederverwertung oft an Qualität verlieren und sich irgendwann doch noch im Müll wiederfinden.

Das von den beiden angedachte C2C-Design-Konzept empfiehlt eine viel radikalere, ganzheitliche Herangehensweise. Cradle-to-Cradle-Produkte sind so ausgelegt, dass alle Rohstoffe und Materialien in potenziell endlosen Kreisläufen zirkulieren, ohne jemals Abfallstoffe zu bilden. Derartige Zyklen haben sich in der Natur seit Jahrmillionen bewährt. Ein Baum beispielsweise ist nicht emissionsfrei. Jedoch ist der von ihm produzierte Sauerstoff nicht schädlich für andere Lebewesen, sondern eine wichtige Voraussetzung für ihre Existenz. Sein herabfallendes Laub ist ebenfalls kein Abfall. Es dient als Nährstoffquelle für Tiere und Pflanzen.

Dieses Prinzip greift das Cradle-to-Cradle-Design auf. C2C-Produkte sollen in geschlossenen Stoffkreisläufen funktionieren, sodass es keine Abfälle im Sinne von „nicht mehr Brauchbarem“ gibt, sondern nur noch nützliche Rohstoffe.

Unterschied zwischen Cradle to Cradle und klassischem Recycling

Der fundamentale Unterschied zwischen C2C und herkömmlichem Recycling liegt in der Qualität der Materialien nach der Wiederverwendung. Beim klassischen Recycling – auch Downcycling genannt – verlieren Materialien bei jedem Recycling-Durchgang an Qualität. Plastikflaschen werden zu minderwertigen Kunststoffprodukten, Papier wird dünner und brüchiger. Am Ende dieser Recycling-Kette steht dennoch die Müllverbrennung oder Deponie.

Das C2C-Konzept hingegen setzt auf Upcycling: Materialien behalten ihre ursprüngliche Qualität oder werden sogar aufgewertet. Dies wird durch intelligentes Produktdesign erreicht, bei dem bereits in der Entwicklungsphase festgelegt wird, welche Materialien verwendet werden und wie diese später sortenrein getrennt werden können. C2C zertifizierte Produkte müssen diese Anforderungen nachweislich erfüllen.

Die zwei Kreisläufe: Biosphäre und Technosphäre

Nicht alles kann auf natürliche Weise verrotten. Deshalb gibt es nicht nur einen C2C-Kreislauf, sondern zwei:

1. die Biosphäre (biologischer Kreislauf für Verbrauchsprodukte) und
2. die Technosphäre (technischer Kreislauf für Gebrauchsprodukte)

Die Biosphäre besteht aus Verbrauchsgütern, die sich zu Produkten zusammensetzen lassen. Nach Ende ihrer Nutzungszeit sind ihre Bestandteile biologisch abbaubar. Aus ihnen werden Nährstoffe, die beispielsweise Pflanzen als Nahrung dienen. So helfen sie bei der Erschaffung neuer biologischer Stoffe, die wieder geerntet und zu neuen Produkten verarbeitet werden können. Dieser Kreislauf ist unbegrenzt und erzeugt keinen Abfall. Sämtliche zirkulierenden Stoffe können nach Gebrauchsende weiterhin nützlich sein.

Metalle, Kunststoffe und andere nicht verrottbare technische Rohstoffe werden in einer zweiten Kreislaufwirtschaft bewegt, der Technosphäre. Bestandteile von Gebrauchsprodukten können in diesem Kreislauf endlos zirkulieren, sofern sie sortenrein demontierbar beziehungsweise trennbar sind. Nur so sind ein Recycling und eine Wiederverwendung bei gleichbleibender Qualität gewährleistet. Somit wird bereits bei der Entwicklung und Herstellung eines Produktes bestimmt, ob es kreislauffähig ist oder nicht.

Die C2C-Designprinzipien im Detail

• Produkte werden ressourcenschonend aus Recycling-Materialien und mit erneuerbaren Energien erzeugt.
• Verbrauchsgüter wie Reinigungsmittel dürfen keine Schadstoffe enthalten und müssen biologisch abbaubar sein.
• Gebrauchsgüter wie elektronische Geräte und Verpackungen sollen in ihre Komponenten zerlegbar, verlustfrei wiederaufbereitbar und für neue Produktionsprozesse einsetzbar sein.
• Alle verwendeten Materialien müssen für Mensch und Umwelt unbedenklich sein.
• Die Produktion erfolgt mit erneuerbaren Energien oder energiepositiv.
• Wasser wird als wertvolle Ressource behandelt und sauber zurückgeführt.

Das heißt: C2C-Produkte vergrößern nach ihrer Nutzung nicht die Müllberge, sondern bilden die Basis für etwas Neues – so, wie es die Natur vormacht.

Vorteile von Cradle to Cradle

Das C2C-Konzept bietet zahlreiche Vorteile für Umwelt, Wirtschaft und Gesellschaft:

Ökologische Vorteile: Der wichtigste Vorteil ist die drastische Reduktion von Abfällen. In einem perfekt umgesetzten C2C-System gibt es keinen Müll mehr, sondern nur noch Nährstoffe für biologische oder technische Kreisläufe. Dies reduziert die Belastung von Deponien und Verbrennungsanlagen erheblich. Gleichzeitig werden natürliche Ressourcen geschont, da weniger Rohstoffe aus der Natur entnommen werden müssen. Die Verwendung erneuerbarer Energien in der Produktion verringert zudem den CO2-Ausstoß und trägt zum Klimaschutz bei.

Wirtschaftliche Vorteile: Unternehmen, die auf C2C setzen, sichern sich langfristig den Zugang zu Rohstoffen. In Zeiten knapper werdender Ressourcen ist dies ein entscheidender Wettbewerbsvorteil. Die Kreislaufwirtschaft schafft neue Geschäftsmodelle wie Product-as-a-Service, bei denen Produkte nicht verkauft, sondern vermietet werden. Nach der Nutzung kehren sie zum Hersteller zurück und werden vollständig wiederverwertet. Dies schafft stabile Lieferketten und macht Unternehmen unabhängiger von Rohstoffpreisschwankungen.

Gesundheitliche Vorteile: C2C zertifizierte Produkte dürfen keine gesundheitsschädlichen Stoffe enthalten. Dies schützt sowohl die Verbraucher als auch die Arbeiter in der Produktion. Besonders bei Textilien, Reinigungsmitteln und Baumaterialien spielt dieser Aspekt eine wichtige Rolle.

Innovationspotenzial: Die Umstellung auf C2C-Design fördert Innovation. Unternehmen müssen ihre Produkte neu denken und entwickeln dabei oft bessere, langlebigere und funktionalere Lösungen. Dies kann zu technologischen Durchbrüchen führen und die Wettbewerbsfähigkeit steigern.

Herausforderungen bei der C2C-Umsetzung

Trotz aller Vorteile steht die breite Umsetzung von Cradle to Cradle vor mehreren Herausforderungen:

Höhere Entwicklungskosten: Die Entwicklung C2C-konformer Produkte erfordert intensive Forschung und Entwicklung. Materialien müssen auf ihre Umweltverträglichkeit geprüft werden, Produktionsprozesse müssen umgestellt werden. Diese Investitionen sind zunächst kostenintensiv, auch wenn sie sich langfristig amortisieren. Besonders kleine und mittlere Unternehmen scheuen oft diese Anfangsinvestitionen.

Komplexe Lieferketten: Für eine erfolgreiche C2C-Umsetzung müssen alle Partner in der Lieferkette mitziehen. Dies bedeutet, dass Zulieferer ebenfalls C2C-konforme Materialien verwenden müssen. Die Koordination und Überwachung solch komplexer Lieferketten ist anspruchsvoll und erfordert neue Formen der Zusammenarbeit.

Fehlende Infrastruktur: Für technische Kreisläufe braucht es Systeme zur Rücknahme, Demontage und Wiederverwertung von Produkten. Diese Infrastruktur ist in vielen Bereichen noch nicht ausreichend vorhanden. Investitionen in Recycling-Technologien und Logistiksysteme sind notwendig.

Regulatorische Hürden: Bestehende Gesetze und Normen sind oft auf die lineare Wirtschaft ausgerichtet. Neue Produktdesigns und Geschäftsmodelle passen nicht immer in diese Rahmen. Hier braucht es Anpassungen in der Gesetzgebung und bei Standards.

Verbraucherakzeptanz: Neue Geschäftsmodelle wie Product-as-a-Service erfordern ein Umdenken bei Verbrauchern. Nicht jeder ist bereit, Produkte zu mieten statt zu kaufen oder sie nach Gebrauch zurückzugeben.

Trotz dieser Herausforderungen zeigen erfolgreiche C2C-Beispiele, dass die Umsetzung möglich ist und sich sowohl ökologisch als auch wirtschaftlich lohnt.

Cradle to Cradle Beispiele aus der Praxis

Bis diese Kreislaufwirtschaft in Deutschland zum Produktionsstandard wird, dürfte noch etwas Zeit ins Land gehen. Es gibt jedoch Unternehmen, die schon jetzt zumindest einige ihrer Produkte nach C2C-Prinzipien herstellen. Dazu gehören auch die Chemischen Werke Kluthe GmbH und ihr Tochterunternehmen REMATEC, bei denen eine Kreislaufwirtschaft im Sinne des C2C-Gedanken bereits in folgenden Bereichen funktioniert:

Lösemittelrückgewinnung mit dem Resolve-T-Verfahren(R)

Das Resolve-T-Verfahren(R) verbindet die Destillation stark mit Feststoffen belasteter Lösemittel mit einer darauffolgenden Trocknung der verbleibenden Feststoffe. Hierdurch lassen sich organische Lösungsmittel vollständig zurückgewinnen, ohne dass Crack-Produkte entstehen. Auf diesem Wege wird eine Qualitätsminderung der gewonnenen Destillate durch Farb- oder Geruchsveränderungen verhindert. Entwickelt wurde die Technologie zur Aufbereitung von lösemittelhaltigen Schlämmen, die zum Beispiel beim Lackieren anfallen.

Aufbereitung von Wertstoffen aus Altfarben, Altlacken und Lackkoagulaten mit dem Isodry-Verfahren(R)

Das Isodry-Verfahren(R) dient der Aufbereitung von Altlacken, Altfarben und Lackkoagulaten, die sowohl Lösemittel als auch Wasser beinhalten. Der erste Verfahrensschritt umfasst die Konditionierung der Stoffgemische durch das Hinzufügen hydrophiler Zuschlagstoffe. Anschließend werden die flüchtigen Komponenten in Form von Wasser und Lösemitteln abdestilliert. Statt zur Entsorgung gelangen alle drei Fraktionen (Wasser, Lösungsmittel, Trockengut) zurück in den Wirtschaftskreislauf.

Rückgewinnung von Rohstoffen aus Hydrospülern mit dem Hydrosolve-Verfahren(R)

Das Hydrosolve-Verfahren(R) wird zur Aufbereitung der beim Lackieren mit wasserbasierenden Systemen verwendeten Wasserlack-Spülflüssigkeiten eingesetzt. Zunächst werden die in den Hydrospülern enthaltenen Lackpartikel mithilfe von Spezialchemikalien von den flüssigen Bestandteilen getrennt. Danach werden sie im Isodry-Verfahren(R) weiterverarbeitet. Das wiedergewonnene Wasser-Lösungsmittel-Gemisch dient als Rohstoff für Produkte zur Oberflächenbehandlung.

Darüber hinaus ist es den Kluthe Werken gelungen, den Abfallstoff „Waste Oil“ als Rohstoffquelle für die Kühlschmierstoffe der Hakuform-S-Reihe zu nutzen, die „klassischen“ Kühlschmierstoffen durchaus ebenbürtig sind.

Häufig gestellte Fragen zu Cradle to Cradle

Was ist der Hauptunterschied zwischen Cradle to Cradle und klassischem Recycling?
Beim klassischen Recycling (Downcycling) verlieren Materialien oft an Qualität. C2C setzt auf sortenreine, endlos wiederverwendbare Materialien ohne Qualitätsverlust – die Materialien bleiben hochwertig oder werden sogar aufgewertet.

Welche Produkte können C2C zertifiziert werden?
Grundsätzlich alle Produktkategorien – von Textilien über Reinigungsmittel und Baumaterialien bis zu Elektronik und Verpackungen. Entscheidend ist, dass sie die C2C-Designkriterien erfüllen.

Ist Cradle to Cradle teurer als konventionelle Produktion?
Die Entwicklung ist zunächst kostenintensiver, langfristig sinken jedoch Rohstoffkosten durch Kreislaufführung und Entsorgungsgebühren entfallen komplett. Viele Unternehmen berichten von wirtschaftlichen Vorteilen nach der Umstellung.

Wie kann mein Unternehmen auf C2C umstellen?
Der Einstieg beginnt mit einer Materialanalyse und Produktbewertung. Eine schrittweise Umstellung einzelner Produktlinien ist möglich. Zertifizierungsstellen wie das Cradle to Cradle Products Innovation Institute bieten Unterstützung und Beratung.

Weiterführende Artikel zum Thema und Studien finden sich zum Beipsiel bei ScienceDirect im Journal of Cleaner Production oder in Cradle to Cradle and LCA.

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