Reparieren, wiederverwenden, recyceln: die Rolle von digitalen Zwillingen in der Kreislaufwirtschaft
Willkommen zurück zu „Sustainability Insights“, unserer Blogserie zu nachhaltigem Engineering! Heute wollen wir einen genaueren Blick auf das Thema Kreislaufwirtschaft werfen: Was steckt dahinter, welche Chancen stecken darin für Unternehmen, und welche Rolle spielen Digitalisierung und digitale Zwillinge?
Kreislaufwirtschaft als Teil des EU Green Deals
Die Kreislaufwirtschaft ist ein Produktions- und Konsummodell mit dem Ziel, Ressourcen so lange wie möglich in der Wirtschaft zu halten. Im Gegensatz zum traditionellen, linearen „Nehmen-Herstellen-Nutzen-Entsorgen“-Modell werden Produkte in der Kreislaufwirtschaft geteilt, geleast, wiederverwendet, repariert, aufgearbeitet und recycelt. Dies reduziert Abfall sowie den Ressourcen- und Energieverbrauch – und ist somit essenziell für den Erhalt der biologischen Vielfalt: Nach Angaben der EU verursacht die Gewinnung und Verarbeitung von Ressourcen rund 90 Prozent des gesamten Verlusts an biologischer Vielfalt.
Der Aktionsplan der EU für die Kreislaufwirtschaft ist daher unerlässlich für das im Green Deal festgelegte Klimaneutralitätsziel. Er konzentriert sich vor allem auf Sektoren mit besonders hohem Ressourcenverbrauch – und dadurch hohem Potenzial für Zirkularität, wie Elektronik, Batterien und Fahrzeuge, Verpackungen, Kunststoffe, Textilien, Bau und Gebäude, Lebensmittel, Wasser und Nährstoffe. Doch wie genau ist wirtschaftliches Handeln in einer Kreislaufwirtschaft möglich und sogar lohnend?
Unternehmerischer Erfolg in der Kreislaufwirtschaft
Eine Kreislaufwirtschaft schafft sowohl für Unternehmen als auch für Kunden neue Möglichkeiten: Wenn Materialien so lange wie möglich in der Wirtschaft verbleiben, können sie wieder und wieder zur Wertschöpfung genutzt werden. Dadurch werden Wertschöpfungsketten widerstandsfähiger, hochwertige Arbeitsplätze entstehen vor Ort und Verbraucherinnen und Verbraucher können Geld sparen. Zu den drei wichtigsten Geschäftsmodellen der Kreislaufwirtschaft gehören:
1. Product Life Extension
Das Ziel dieses Modells ist es, die Lebensdauer eines Produkts durch ein haltbareres Design sowie Reparaturen und Wiederverwendung zu maximieren. Einer der Hauptvorteile für Hersteller liegt in den geringeren Produktionskosten: Durch die Wiederverwendung von Materialien aus beschädigten Produkten werden weniger Rohstoffe für die Herstellung neuer Produkte benötigt. Bosch Power Tools zum Beispiel bereitet seine gebrauchten Werkzeuge wieder auf und erhöht so die Wettbewerbsfähigkeit.
2. Retain Product Ownership
Bei diesem Geschäftsmodell mietet oder least ein Unternehmen seine Produkte, anstatt sie zu verkaufen, und behält dabei die Verantwortung für Wartung und Aufrüstung. Der Fokus des Modells auf maximale Leistung anstelle maximaler Verkaufszahlen eines Produkts geht mit niedrigeren Materialkosten für Hersteller einher. Außerdem erhalten sie beim Verleih wertvolle Erkenntnisse über die Nutzung ihrer Produkte. Die Kolleginnen und Kollegen der niederländischen Bosch-Tochter BSH machten sich dies im Rahmen des sozialen Papillon-Projekts zunutze: Waschmaschinen wurden an einkommensschwache Familien vermietet, wodurch Bosch Informationen über die Funktionalität sowie hilfreiche Methoden zur Wiederverwendung sammeln konnte.
3. Design for Recycling
Unternehmen mit diesem Ansatz zielen darauf ab, Materialien beim Recycling so einfach und effektiv wie möglich zurückzugewinnen. Ziel ist es, aus einem Produkt am Ende seiner Lebensdauer so viel Wert wie möglich zu schöpfen. So hat Bosch beispielsweise ein neues Tiefentladeverfahren entwickelt, mit dem Autobatterien in wenigen Minuten deaktiviert werden können – was das Recycling von Batterien deutlich vereinfacht.
Digitalisierung als Eckpfeiler der Kreislaufwirtschaft
All diese Geschäftsmodelle haben eines gemeinsam: Sie sind ohne Digitalisierung undenkbar. Ohne Daten und Rückverfolgbarkeit gibt es weder Kreislaufgeschäft noch Kreislaufwirtschaft. Um Materialflüsse und Prozesse von den Rohstoffen bis zum Recycling zu analysieren und zu optimieren, müssen die Produktressourcen miteinander verbunden und rückverfolgt werden – von der Herstellung über den Verkauf bis hin zur Wartung. Dafür braucht es Informationen über die Menge, den Standort und den Zustand aller verwendeten Materialien, die gesammelt und getauscht werden können – etwa in Form eines digitalen Produktpasses, der ein wichtiger Bestandteil des EU-Aktionsplans für die Kreislaufwirtschaft ist. Produktpässe für alle EV- und Industriebatterien werden so schon ab 2027 verpflichtend sein.
Digitale Zwillinge sind eine Schlüsseltechnologie für diese Rückverfolgbarkeit: Als digitale Repräsentanten begleiten sie ihre physischen Gegenstücke über den gesamten Lebenszyklus und fassen alle relevanten Daten in sogenannten Aspekten zusammen. Tausende von digitalen Zwillingen werden täglich in Fertigungsprozessen erstellt. Wie Organisationen all diese digitalen Zwillinge und ihre Aspekte verwalten, speichern, zuordnen und gemeinsam mit anderen Unternehmen nutzen können, ist eine der entscheidenden Herausforderungen für die Etablierung einer Kreislaufwirtschaft.
Bosch Semantic Stack: die Lösung für Datenökosysteme
Eine Lösung für diese Herausforderung ist unser Bosch Semantic Stack. Er enthält mit der Digital Twin Registry und dem Aspect Model Catalog alle Werkzeuge, die für die Verwaltung und gemeinsame Nutzung digitaler Zwillinge in Datenökosystemen erforderlich sind: Während die Registry eine Art Telefonbuch für eine kontinuierlich steigende Zahl digitaler Zwillinge ist, fungiert der Aspect Model Catalog als eine Rezeptsammlung für verschiedene Aspektmodelle. Zusammen bilden diese Werkzeuge die Grundlage für eine Vielzahl von zukünftigen Use Cases der Kreislaufwirtschaft – wie dem Batterieproduktpass.
Insbesondere die Digital Twin Registry ist für zirkuläre Anwendungsfälle von zentraler Bedeutung: Jeder digitale Zwilling wird darin zusammen mit seinen Aspekten, Informationen über das verwendete Aspektmodell und seinen Datenendpunkten definiert. Selbst Hunderttausende digitale Zwillinge können einfach verwaltet werden – von der Registrierung über Anpassungen bis hin zur schlussendlichen Löschung. Die Registry fungiert somit als sicherer Vermittler zwischen Datenendpunkten und Abfragen für alle Phasen des Produktlebenszyklus und ermöglicht einen sicheren Datenaustausch ohne Autonomieverlust zwischen verschiedenen Unternehmen in Datenökosystemen.
Unser Ziel ist, durch eine einheitliche Semantik und branchenspezifische Standards allen Organisationen die Möglichkeit zu geben, ihre Daten über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg sicher zu verwalten und auszutauschen.
Wie geht es mit der Kreislaufwirtschaft weiter?
Wenn es um die internationale oder gar globale Kreislaufwirtschaft geht, gibt es noch viel zu tun. Während erste Datenräume wie Catena-X bereits etabliert sind, befinden sich viele Branchen in Bezug auf Datenökosysteme noch im Anfangsstadium. Wir sind davon überzeugt, dass ein Open-Source-Ansatz – wie wir ihn in unserem Bosch Semantic Stack verwenden – die Grundlage für die Herausforderungen der Zukunft ist: Er erschließt Technologien für alle und eröffnet neue datengetriebene und zirkuläre Geschäftsmodelle.
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