Nachhaltigkeit und Digitalisierung Kreislaufwirtschaft digital – mit IoT und Blockchain

Digitale Technologien bieten der Kreislaufwirtschaft neue Möglichkeiten. Das Internet of Things und die Blockchain bringen die notwendige Transparenz für erfolgreiche Kreislaufsysteme. Wie können die Technologien hier unterstützen?

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Ressourcen und Energie schonen, Abfall vermeiden und Materialkreisläufe aufbauen – dieses Ziel hat die Kreislaufwirtschaft, die man im Englischen auch als Circular Economy oder kurz CE bezeichnet. Sie orientiert sich im Gegensatz zur aktuellen Wegwerfwirtschaft an der Natur als Vorbild. Drei Prinzipien sind charakteristisch:

• 1. Ressourcen effizient einsetzen und erneuerbaren Materialien den Vorzug geben

• 2. Lebensdauer von Produkten maximieren

• 3. Neben- und Abfallprodukte für neue Güter nutzen

Das Thema ist nicht ganz neu, bereits seit 2012 gilt in Deutschland das Kreislaufwirtschaftsgesetz. Es betont: In erster Linie sollen Abfälle vermieden werden. Die Aufbereitung steht an zweiter Stelle. Danach folgen an dritter Stelle das Recycling und an vierter Stelle die anderweitige Verwertung, insbesondere die energetische Nutzung und die Verfüllung, etwa von Bergwerksstollen oder ähnlichem. Die Deponierung oder Verbrennung steht erst an fünfter und letzter Stelle.

Die Europalette: Ein erfolgreiches Mehrwegsystem

Für eine Kreislaufwirtschaft in der Industrie und vor allem in der B2B-Logistik ist neben einem möglichst langen Produktlebenszyklus die Wiederverwendung sinnvoll. Dies wird zum Beispiel über Mehrwegsysteme erreicht, deren breitflächiger Einsatz auf drei Bausteinen ruht:

• Lebensdauer: Robustes Material und stabile Konstruktionen verlängern die Lebensdauer der Güter, Verpackungen oder Ladungsträger. Sie sollten so spät wie möglich aus dem Mehrwegsystem herausgenommen werden.

• Rückführung: Das Komplizierte an Mehrwegansätzen ist die Rückführung. Verpackungen oder Ladungsträger müssen für den erneuten Einsatz möglichst umweltschonend rücktransportiert und dann aufbereitet werden.

• Europäisierung/Globalisierung: Da die deutsche Wirtschaft stark exportorientiert ist, müssen die Systeme europaweit und idealerweise sogar weltweit funktionieren.

Es gibt bereits seit 1961 ein funktionierendes B2B-Mehrwegsystem: Die normierte Europalette (EPAL) aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz, die inzwischen weltweit eingesetzt wird. Sie ist ausreichend stabil, um häufige Benutzung zu verkraften. Zudem gibt es ein Tauschsystem, so dass Kosten nur beim Neukauf entstehen. Der Großteil der Paletten wird über Jahre genutzt. Ihre Umweltbelastung ist gering: Jede wiederverwertete Palette entlastet den CO2-Haushalt unseres Planeten um fast 30 Kilogramm.

Nachhaltigkeit

Ressourcen durch Digitalisierung schonen

Schwund und Gefahrgüter

Trotzdem ist das System nicht perfekt. So gibt es beispielsweise immer wieder überzählige Europaletten, die aus dem Kreislauf verschwinden und als Abfall enden. Ähnliches gilt für andere Ladungsträger, etwa die für Flüssigstoffe genutzten IBC-Tanks (Intermediate Bulk Container). Sie sind langlebig und werden von Unternehmen so oft wie möglich wiederverwendet.

Doch es gibt Besonderheiten. Die gebräuchlichste Variante ist der Kombinations-IBC (K-IBC): Ein Metallkäfig auf einer Palette mit einem Kunststoffbehälter im Inneren. Die Nutzungsdauer ist gesetzlich auf fünf Jahre begrenzt. Ältere IBC mit unbedenklicher Vergangenheit werden aufbereitet und verkauft – oft an Privatleute. Doch viele K-IBC sind wegen des Transports von Gefahrstoffen an ihrem Lebensende Sondermüll. Hier bleiben oft nur der Einsatz als Füllmaterial oder die Verbrennung.

Es ist also nicht so einfach, ein Mehrwegsystem zu etablieren. Die Digitalisierung kann hier helfen, vor allem das Industrial IoT und die Blockchain. Diese beiden Technologien bewältigen eine große Hürde: Sie schaffen Transparenz in der gesamten Supply Chain und sorgen für eine genaue Kontrolle von möglicherweise problematischen Inhalten. Gleichzeitig muss die Rückgabe ausreichend incentiviert werden, damit Güter nicht zu Hause verenden und aus Bequemlichkeit nicht zurückgebracht werden.

Effektive Datennutzung auf IoT Basis

Die komplette IoT Journey

Ladungsträger mit IoT-Anschluss

So wird zum Beispiel aus der Europalette die iPAL: Ein digitalisierter, vernetzter und smarter Ladungsträger. Die intelligenten Europaletten tragen ein kleines IoT-Gerät im Sockel, das sich via Mobilfunk mit einer Cloud-Plattform verbindet. Dort kann beispielsweise die Position der Palette via GPS festgestellt werden.

Die Vorteile für Logistiker: Sie wissen jederzeit, wo sich welche Palette befindet. Verknüpft mit Informationen über die Güter sowie deren Zielort gibt sie der Lieferkette eine größere Transparenz. Dank der Miniaturisierung der Elektronik lässt sich das Verfahren problemlos auf Überseecontainer, andere Ladungsträger und Verpackungen erweitern. Grundsätzlich geht das auch bei Schüttgut: Ein robustes IoT-Gerät wird einfach beigefügt.

Die Transparenz durch das Internet der Dinge sowie zusätzlich geeignete Management-Software erlaubt den Unternehmen, ihr Produktportfolio „Cradle to Cradle“ zu verfolgen. Das beginnt bei den Rohstoffen und endet bei der Wiederverwertung oder Entsorgung. Zusätzlich sinkt die Verlustquote der Ladungsträger und die Trennung nach Verwendungspfaden wie bei Gefahrstoff- und unproblematischen IBCs ist einfacher.

Beweisbare Güterkreisläufe dank Blockchain

Eine wichtige Voraussetzung für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft ist ein nachweisbarer Cradle-to-Cradle-Lebenszyklus jedes Produkts. Das ist nicht einfach, denn meist gibt es ein Netz aus Rohstofflieferanten, Weiterverarbeitern, Zulieferern und Entsorgern. Um hier den Überblick zu behalten, müssen die Abläufe geschützt vor Imitation und beweisbar aufgezeichnet werden. Ein Hilfsmittel dafür ist die Blockchain-Technologie. Sie dokumentiert unabhängig von einer zentralen Autorität und fälschungssicher Transaktionen und Besitzverhältnisse.

Real-Time-Location-Systeme

Der Digital Twin als ganzheitliches Konzept für die nachhaltige, digitale Transformation

Eine Blockchain repräsentiert eine Kette von Datensätzen. Sie bildet ein auf beliebig viele Rechner verteilbares Hauptbuch. Jeder neu erzeugte Datensatz bestätigt die Validität der bisherigen Datensätze. Diese Ketten können physische oder virtuelle Objekte repräsentieren. Transaktionen wie Besitzerwechsel oder Prozessschritte werden von allen Knoten des Netzwerks dokumentiert und legitimiert. Eine Herausforderung von Blockchain-Anwendungen ist der hohe Stromverbrauch. Doch es gibt inzwischen Lösungen, die den Energiebedarf deutlich senken.

Damit hat die Blockchain-Technologie das Potential, die Logistik von Wertstoffströmen transparenter zu gestalten. So lassen sich Kreisläufe etablieren, in denen jederzeit bei Rohstoffen oder Produkten nachvollziehbar ist, um welches Material es sich handelt, woher es stammt, wie es bearbeitet wurde und wo es sich aktuell befindet. In Kombination mit IoT-Technologien entsteht somit die Basis für beweisbare Güterkreisläufe und damit einhergehend die Möglichkeit, Rohstoffe und Produkte effizient zu nutzen, wiederzuverwenden und in zirkulären Praktiken der Wertschöpfungskette so lang wie möglich zuzuführen.

* Matthias Friese arbeitet als Managing Partner des Berliner Company Builders Xpress Ventures.

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