»Zu viele Kunststoffabfälle werden nicht stofflich genutzt oder gelangen in Böden und Ozeane. Umgang, Wahrnehmung und Wirtschaften mit Kunststoffen müssen sich wandeln. Hier setzen die Fraunhofer-Institute UMSICHT, IAP, ICT, IML und LBF mit dem Cluster an«, fasst Prof. Dr. Eckhard Weidner, Leiter des Fraunhofer UMSICHT und des Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE die Motivation zusammen. »Mit dem Cluster wollen wir Forschungs- und Entwicklungsplattformen aufbauen, um der ganzen Wertschöpfungskette Kunststoff einen Wandel vom bisherigen linearen zum zirkulären Wirtschaften zu ermöglichen. Wir werden Prototypen für neue Kunststoffe, Additive und Compounds entwickeln und anhand von Mehrwegverpackungen für den Online-Handel und Autokindersitzen demonstrieren, wie Produkte mit zirkulären Eigenschaften aussehen. Das werk- und rohstoffliche Recycling soll mittels fortschrittlicher Technologien und digitaler Systeme gestärkt werden. Dazu gehört auch, Werkstoffe und Produkte über ihren Lebensweg digital zu verfolgen, damit Produzenten und Recycler schneller und besser über effektive Kreislaufoptionen entscheiden können. Alles nach Prinzipien der zirkulären Wirtschaft.«

Die Kunststoffwirtschaft muss zirkulär werden

Die Grundidee für die Transformation von der linearen hin zur zirkulären Wirtschaftsweise ist simpel: die Entnahme fossiler Ressourcen verringern, End-of-Life-Verluste vermeiden und gleichzeitig eine echte Kreislaufführung der Kunststoffe ermöglichen. Die Umsetzung ist komplex: Zirkuläres Wirtschaften ist mehr als Effizienzsteigerung und Recycling, es adressiert nicht allein geschlossene Kreisläufe, sondern lebenszyklusweite zirkuläre Produktsysteme. Für die Vernetzung über Wertschöpfungsstufen und Lebenszyklusphasen fehlen bislang geeigneten Wege.

Verzahnung von Forschung und Geschäftsmodellen

»Unsere Forschung orientiert sich an den Bedarfen des Marktes und der Gesellschaft. Uns ist es wichtig, alle Akteure von der kunststofferzeugenden und -verarbeitenden Industrie, Konsumgüter- und Handelsunternehmen bis zu Kreislaufwirtschaft und Dienstleistern frühzeitig einzubinden. Daher werden wir sehr schnell ein Circular Assessment entwickeln, mit dem in unterschiedlichen Dialogformaten Stakeholder und Wissenschaftler zirkuläre Eigenschaften von Produkten bewerten – um die Richtung für Innovationen zu bestimmen«, sagt Dr. Hartmut Pflaum vom Fraunhofer UMSICHT, Leiter der Geschäftsstelle des Clusters.

Struktur des Clusters Circular Plastics Economy

In den drei Divisions »Materials«, »Systems« und »Business«, mit jeweils zwei Research Departments, werden interdisziplinäre Teams Forschung und Geschäftsmodelle miteinander verzahnen.

Fraunhofer Cluster of Excellence als virtuelle Institute

Bei innovationsbestimmenden, system- und standortrelevanten Themen ist es entscheidend, schnell durch eine kritische Masse an relevanten Akteuren Exzellenz in der Tiefe zu erreichen. Dafür hat Fraunhofer 2017 mit den Clustern of Excellence als virtuelle Institute ein neues Instrument geschaffen. Zu den vier bereits gestarteten Clustern »Advanced Photon Sources«, »Immune-Mediated Diseases«, »Programmable Materials« sowie »Cognitive Internet Technologies« kommen 2018 zwei neue hinzu: Neben »Circular Plastics Economy« will »INES – Integrated Energy Systems« Innovationen für die globale Energiewende leisten.

Mit der Einrichtung des Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE positioniert sich die Fraunhofer-Gesellschaft als zentraler Ansprechpartner für technologische und systemische Fragen bei der Transformation zur Circular Economy.

Definition der Circular Economy von Fraunhofer UMSICHT

»In einer Circular Economy verbleiben die eingesetzten Stoffe über den Lebenszyklus von Waren hinaus in einem Stoffkreislauf. Abfälle, Emissionen, dissipative Verluste und damit auch die Entnahme von Rohstoffen aus der Umwelt sollen dabei soweit möglich verringert werden. Wichtige Elemente zur Umsetzung einer Circular Economy sind die Wieder- und Weiterverwendung von Waren, das Recycling von Materialien und Stoffen sowie eine Gestaltung der Waren, die eine Kreislaufführung ohne Verluste in der Qualität ermöglicht. Gleichzeitig müssen eine Anreicherung von Stoffen, die eine Kreislaufführung erschweren und die Akkumulation von Schadstoffen vermieden werden. Dabei sollen die Nutzungsdauer von Waren möglichst lang und ihre Rückführung in den Kreislauf zum Ende der Nutzungsdauer möglichst schnell sein.

Eine Nebenbedingung, die die Qualität einer Circular Economy bestimmt, ist ein möglichst geringer Energiebedarf – der idealerweise aus erneuerbaren Ressourcen gedeckt wird – zur Aufrechterhaltung des Kreislaufs. Stoffe, die nicht im Kreis geführt werden können, sollten einer energetischen Verwertung zugeführt werden.

Materialien, bei denen sich dissipative Verluste nicht vermeiden lassen, sollten abbaubar sein.

Das Konzept der Circular Economy kann auf Regionen, Branchen, Unternehmen oder einzelne Waren gleichermaßen angewandt werden.«