Ressourceneffizienz in der Produktion rückt näher

Ganzheitliche Lösungen sind gefragt

Nachhaltiges Wirtschaften ist ein Kernziel der Produktion der Zukunft. Um verbrauchte Energie und Materialien nach dem Recycling komplett wiederzuverwerten, müssen Technologien mit "Zero-Waste" bei künftigen Industrieproduktionen Fuß fassen. Damit sich solche Verfahren am Markt etablieren, sollten Unternehmen ihr ökonomisches Denken grundlegend neu ausrichten.

Wesentliche Betrachtungsebenen und Faktoren im Rahmen der Ultraeffizienzfabrik. (Illustrationen: Fraunhofer IPA)

Getrieben durch ein rasantes Weltbevölkerungswachstum und im Bewusstsein der Endlichkeit unserer Ressourcen gewinnt das Thema Ressourceneffizienz zunehmend an Bedeutung und Beachtung in der Wirtschaft und Politik. Ein effizienter und verantwortungsbewusster Umgang mit Ressourcen ist die Antwort auf die aktuellen gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Herausforderungen. Der erste Ansatzpunkt für einen besseren Umgang mit Material und Ressourcen ist die Steigerung der effektiven Nutzung. Die deutsche Materialeffizienzagentur Demea geht davon aus, dass im verarbeitenden Gewerbe - gemessen an den Bruttoproduktionskosten - durchschnittlich 45 Prozent Materialkosten sind. Sie haben also einen enorm großen Anteil. Die Steigerung der Rohstoff- und Materialproduktivität verspricht daher hohe Einsparpotenziale für die Unternehmen selbst wie auch auf makroökonomischer Ebene. Eine Auswertung der Demea von Potenzialanalysen im Impulsprogramm Materialeffizienz hat gezeigt, dass das durchschnittliche Einsparpotenzial pro Jahr und Unternehmen 200.000 Euro beträgt. Zusätzlich hat eine Befragung von verschiedenen produzierenden Unternehmen ergeben, dass das Einsparpotenzial hinsichtlich des Materialverbrauchs in der Produktion auf rund sieben Prozent geschätzt wird.

Anzeige

Die Identifikation von Verbesserungsmaßnahmen zur Erhöhung der Rohstoff- und Materialeffizienz in der Produktion und im betrieblichen Umfeld sowie deren Umsetzung helfen dabei, diese Potenziale zu heben. Dennoch gibt es weiterhin Handlungsbedarf, beispielsweise bei der Erforschung und Entwicklung neuer Konzepte, Methoden und Managementsysteme, die über die Steigerung der Effizienz hinausgehen. Erst mit technologischen Innovationen und der Durchdringung des Marktes mit ganzheitlichen Konzepten im Bereich der Kreislaufwirtschaft sowie bei Material- und Wertstoffkreisläufen kann der Ressourcenverbrauch vom wirtschaftlichen Wachstum entkoppelt werden. Ziel muss es sein, den Einsatz an Material, Energie, Personal und Kapital so zu gestalten, dass effiziente und effektive Wertschöpfungsprozesse entstehen, durch die Abfall, Abluft und Abwasser eliminiert und damit der Nutzungsgrad der eingesetzten Produktionsfaktoren maximiert wird.

Das Projekt "Ultraeffizienzfabrik im urbanen Umfeld" des Fraunhofer IPA in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IAO und dem Fraunhofer IGB stellt sich im Auftrag des baden-württembergischen Umweltministeriums genau diesen Herausforderungen. Hier wird der Frage nachgegangen, wie man "das Richtige mit dem Richtigen" verbinden kann, also die Steigerung der Ressourceneffizienz in Kombination mit holistischen Konzepten einer energieautarken Zero-Waste-Fabrik. Dazu müssen neue sowie ganzheitliche Lösungsansätze für die Produktionen von morgen gefunden werden. Bereits heute sind innovative Ansätze, Konzepte aber auch Technologien im Produktionsumfeld verfügbar, die eine effektive und effiziente Nutzung von Energie und Material ermöglichen. Diese Ansätze müssen gewinnbringend miteinander kombiniert werden. Bezogen auf aktuelle Aktivitäten in der Industrie liegt der Fokus auf einzelnen Optimierungsprojekten zur Einsparung von Energie und Material. So wurde beispielsweise bisher die Energieerzeugung dem Energiebedarf angepasst. Zukünftig muss es die Strategie sein, Energie und Ressourcen zu nutzen, wenn sie zur Verfügung stehen. Für Unternehmen ergibt sich daraus ein Paradigmenwechsel und eine Herausforderung, die neben einer gesteigerten Energieeffizienz auch die Energieflexibilität von Prozessen erhöht. Ganzheitliche Konzepte im Sinne von lokalen Micro Grids sind erforderlich, die auf eine nachhaltige Energieerzeugung setzen, gleichermaßen Speichertechnologien aber auch die Verwertung von Energiepotenzialen beinhalten - beispielsweise aus Abfall- und Abwasserströmen durch Umwandlung organischer Bestandteile oder der Verstromung von Abwärme, Rekuperation und Energy Harvesting.

Wertschöpfung in Kreisläufen, Zero-Waste- und Zero-Emission-Produktionstechnologien sowie Ansätze zur Steigerung der Material- und Ressourceneffizienz halten nun rasch Einzug in den industriellen Alltag. Lag der bisherige Fokus bei einer stofflichen Verwertung, gehen heutige Überlegungen dahin, Materialien in geschlossenen Kreisläufen, also auf gleicher Wertschöpfungsebene, zu halten beziehungsweise durch den Einsatz neuer Produktionstechnologien die Entstehung von Abfallmaterialien vollständig zu vermeiden. Solche Stoffkreisläufe können sowohl fabrikintern in Nutzungskaskaden realisiert werden als auch über den Lebenszyklus von Produkten. Das Ende des Gebrauchs eines Produktes durch den Kunden muss nicht zwangsläufig das Ende seines Lebenszyklus‘ sein. Durch gezielte Aufbereitung kann das Produkt weiterverwendet werden. Im Rahmen von Zero-Waste-Produktionstechnologien können kurze und insbesondere verlustfreie Prozesse etabliert werden. Dies gelingt beispielsweise durch Technologien und Werkstoffe, die eine endkonturnahe Fertigung erlauben.

Neben einer optimalen Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Energie sowie des Materials soll im Rahmen einer ultraeffizienten Fabrik auch die Produktivität gesteigert werden. Es gilt, den Mitarbeiter soweit wie möglich von nichtwertschöpfenden Aktivitäten zu entlasten und über flexible, gegebenenfalls auch partizipative Kapazitätsplanung einzusetzen. Gleichzeitig sind jedoch auch Mitarbeiter zu sensibilisieren, einen Beitrag für eine ressourcen- und energieoptimale Produktion zu leisten.

Jörg Mandel, Elisabeth Dückert, Sylvia Wahren, Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA/bw

Anzeige

Das könnte Sie auch interessieren

Anzeige
Anzeige

Anlagenmodernisierung

Wandel mit Potenzial

Optimierung von internen Abläufen. Moderne Produktionsabläufe, die gesteigerte Bedeutung der Mitarbeiterzufriedenheit und zahlreiche Digitalisierungsstrategien – neue Trends effektiv umzusetzen, stellt Unternehmen vor immer neue Herausforderungen.

mehr...
Anzeige

Highlight der Woche

Trays oder KLTs direkt vom Bodenroller palettieren

Das Palettiersystem der SAST-Serie von Hirata ist besonders kompakt und benötigt nur eine geringe Standfläche. Es palettiert und depalettiert Trays oder KLTs direkt von handelsüblichen Bodenrollern.

Zum Highlight der Woche...
Anzeige

Highlight der Woche

Läger optimal planen
Die Planung staplerbedienter Palettenläger stellt eine große Herausforderung dar, gilt es doch, den Zielkonflikt aus Lagergröße bzw. Stellplatzanzahl, Umschlagleistung und Investitionsaufwand bestmöglich aufzulösen. Das Kompetenzzentrum Fabrikplanung der Hinterschwepfinger Gruppe unterstützt mittelständische Unternehmen bei der idealen Auslegung von staplerbedienten Lägern und Logistikzentren.

Zum Highlight der Woche...

DDoS-Abwehr

Schutz für eine vernetzte Welt

Cyberkriminalität. DDoS-Attacken werden größer, häufiger und komplexer – das ergibt der zwölfte Sicherheitsbericht von Arbor Networks. Dabei sind fast alle Unternehmen täglich auf das Internet angewiesen und bieten Cyber-Kriminellen...

mehr...