Nachhaltige Innovationen für Ressourcen- und Energieeffizienz

Mit unserer komplexen und vernetzten Lebensweise stehen wir vor einem grundlegenden Dilemma: Die Erde verfügt nicht über einen endlosen Ressourcenvorrat, den wir brauchen würden, um den aktuellen Konsum über viele Generationen hinweg aufrechtzuerhalten. Produkte und Prozesse, die eine moderne Lebensweise ermöglichen, zum Beispiel durch die Nutzung von elektronischen Geräten, haben einen enormen Verbrauch von Ressourcen wie Seltenerdmetalle oder sogar Petrochemikalien verursacht. Die resultierende Ressourcenknappheit zwingt uns, die heutigen Recyclingkonzepte und Materialströme zu überdenken. Gleichzeitig leidet die Umwelt unter den Emissionen, die bei der Herstellung und Verwendung der Produkte entstehen. Beispielsweise sorgt eine zunehmend stärker ausgeprägte Kreislaufwirtschaft für eine Maximierung der Ressourceneffizienz.

Deshalb arbeitet Bosch Research an Technologien für ressourceneffiziente Prozesse, um die nachhaltige Produktion zu unterstützen und Innovationen schnell auf den Markt zu bringen. Ein Aspekt, den wir in diesem Zusammenhang untersuchen, ist „Urban Mining“, die Gewinnung von Rohstoffen in städtischen Umgebungen. Im Rahmen eines gemeinsamen Projekts mit der BSH Hausgeräte GmbH arbeiten wir beispielsweise an der Rückgewinnung von Materialien wie (Edel-)Metalle und Kunststoffe, die in Waschmaschinen zum Einsatz kamen, indem wir effiziente und kostengünstige Demontagestrategien für die Zerlegung von Waschmaschinen in ihre Einzelteile entwickeln.

Vor dem Hintergrund der Ressourcenknappheit muss jede nachhaltige Entwicklungsstrategie Lösungen für die Entkopplung von Wirtschaftswachstum und Ressourcenverbrauch finden. Die Kreislaufwirtschaft stellt eine dieser potenziellen Lösungen dar. In diesem System werden die Einbringung von Ressourcen sowie das Aufkommen von Abfall, Emissionen und Energieverlust durch Schließen, Verengen und Verlangsamung der Energie- und Materialkreisläufe vermieden. Das bedeutet: Komponenten und Materialien bleiben so lange und so hochwertig wie möglich im Kreislauf. Im Idealfall existiert kein Abfall mehr, und alles wird der Wirtschaft zur Umwandlung in ein anderes Produkt, eine andere Komponente oder ein anderes Material wieder zugeführt.

Abfallvermeidung, Lebenszyklus-Erweiterungen durch Umbau oder Wiederverwendung und verbesserte Recyclingmethoden sind zentrale Strategien der nachhaltigen Herstellung, denen derzeit gemeinsam mit neuen und immer stärker ausgeprägten Kreislauf-Geschäftsmodellen nachgegangen wird. Diese Strategien werden auch auf politischer Ebene diskutiert. In Europa werden derzeit Anstrengungen unternommen, die Recycling- und Materialeffizienzbestimmungen zu vereinheitlichen, um verbindliche Richtlinien für die Kreislaufwirtschaft als potenzielle Lösung für die vom linearen Produktionskonzept verursachten Probleme zu entwickeln.

In diesem Innovationsfeld konzentrieren sich die Forscher bei Bosch Research auf die Frage, wie sich eine Kreislaufwirtschaft stärken lässt. Wir untersuchen und bewerten also Strategien der Kreislaufwirtschaft, indem wir Potenziale, Risiken und Herausforderungen im Kreislauf identifizieren und Geschäftsmodelle entwickeln, die auf stärker ausgeprägte Kreisläufe setzen.

Die Darstellung vollständiger Produktlebenszyklen und die Simulation von Anpassungen der Produktionsumgebung werden den Wandel zu einem nachhaltigeren Produktportfolio begünstigen. Die Lebenszykluskostenrechnung und -bewertung spielt in diesem Innovationsfeld eine zentrale Rolle, weil hinsichtlich Umweltgefährdung und ganzheitlichen Produktkosten mehr Transparenz erreicht wird.

Ein kombinierter LCC/LCA-Ansatz, der in den Werkzeugkasten für die Produktentwicklung integriert wird, ist in Vorbereitung und ein wichtiger Schritt für die Entwicklung eines nachhaltigeren Produktportfolios bei Bosch.

Hierzu ist eine Untersuchung des gesamten Wegs von der Rohstoffgewinnung über die Herstellung und Nutzung bis zur Entsorgung und Wiederverwendung erforderlich. Welche Rohstoffe werden verwendet, wie läuft die Herstellung ab, wie viel Energie wird bei der Nutzung verbraucht und welche Möglichkeiten gibt es im Anschluss an den Nutzungszeitraum? Um Informationen zur Ressourceneffizienz eines Produkts über den gesamten Lebenszyklus zu erhalten, ziehen wir auch die Umweltauswirkungen der zu Produktionsbeginn beschafften Teile und die Umweltauswirkungen (zum Beispiel Kohlendioxidemissionen, Wasser- und Flächenverbrauch) in Betracht, die durch das Produkt während der Nutzungsphase und im Anschluss daran entstehen. Die Umweltauswirkungen verschiedener Produktentwicklungs- und Geschäftsmodell-Szenarien können dann mit der entsprechenden Kostenbewertung verglichen werden, um die ökologisch effizienteste Option identifizieren zu können.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Ressourceneffizienz, der von unseren Wissenschaftlern in Betracht gezogen wird, ist die Steigerung der Energieeffizienz von Gebäuden und der Industrie, beispielsweise durch die Verwendung von intelligenter Steuerung, künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen. Ein Großteil der Forschung zu diesen Themen geschieht auf den Gebieten Elektromobilität und Systeme sowie chemische Energieumwandlung; dort erhalten Sie weitere Informationen und Einblicke.