Einfluss der Produktgestalt auf den Energieaufwand beim Recycling mechanischer Bauteile und Baugruppen

Mit der abfallrechtlichen und auch kreislaufwirtschaftlichen Prioritätenkette Vermeiden vor Verwenden vor Verwerten (Recycling) und Beseitigen ist das Recycling umweltpolitisch eingeordnet worden (§3 Krw/AbfG 1994). Während das ökologische Ideal des Vermeidens eine Reduzierung der Stoff- und Energieströme einer Industriegesellschaft, den teilweisen Verzicht auf Produktion und Konsum und somit ein Hinterfragen ihrer Wirtschaftsweise bedeutet, zielt das Recycling auf die Kreislaufführung der Stoffe zur Entlastung der Umwelt als deren Quelle und Senke ab. Die Beseitigung wird zukünftig eine Berechtigung bei Stoffen behalten, deren weitere Nutzung ökologisch riskant erscheint (§5 Krw/AbfG 1994).

Im Rahmen verschiedener Arbeiten zum Recycling maschinenbaulicher Produkte wurden technische und wirtschaftliche Begriffe, Bedingungen und Kenngrößen herausgearbeitet (Jorden 1979, Weege 1981, Warnecke 1982, Meyer 1983, Jorden 1984, Käufer 1989, Pourshirazi 1987, Steinhilper 1988). Die Begriffe sind in der VDI-Richtlinie 2243 niedergelegt (VDI 2243). Demnach kann Recycling — als erneute Verwendung oder Verwertung von Produkten oder Komponenten in Kreisläufen — nach Kreislaufarten, Recyclingformen und Recyclingbehandlungsprozessen unterschieden werden.

Bei der energetischen Untersuchung eines technischen Systems sollen im Ergebnis ein oder mehrere Systemparameter mit dem Energieaufwand in Zusammenhang gebracht werden können. Eine Sonderform dieser Untersuchung ist der energetische Vergleich zweier oder mehrerer vergleichbarer Subsysteme im Sinne einer energetischen Bewertung.

Das Herauslösen und Vereinzeln von mechanischen Baugruppen oder Bauteilen aus einer höheren Baugruppenebene, die letztendlich das gesamte Produkt umfassen kann, wird mittels fertigungstechnischer Prozesse der Demontage durchgeführt. Bezogen auf die zu demontierende Baugruppe wird zwischen vollständiger und teilweiser Demontage unterschieden. Die vollständige Demontage geht der Austauscherzeugnisfertigung durch Aufarbeitung voraus und sollte möglichst zerstörungsfrei erfolgen können. Die teilweise Demontage zielt auf die Gewinnung einzelner Baugruppen oder Bauteile zu deren Verwendung oder Verwertung, oder zur Schadstoffentfrachtung des Produktes ab und beinhaltet gleichzeitig eine Sortierung nach Stoffen oder Stoffgruppen. Sie kann zerstörend erfolgen, falls eine Aufarbeitung des vereinzelten Bauteils nicht vorgesehen ist (VDI 2243).

Wird ein Recycling unter Beibehaltung der Bauteilgestalt durchgeführt, so geschieht das mittels fertigungstechnischer Prozesse der Aufarbeitung und der Instandsetzung (VDI 2243, Steinhilper 1988). Als Behandlungsprozess für das Produktrecycling wird vorrangig die Aufarbeitung genannt und im folgenden auch behandelt, da sie der Wiederherstellung des ursprünglichen Nennmaßes einschließlich des Abnutzungsvorrats dient und auf ein neues Gebrauchsstadium des Bauteils und letztendlich des gesamten Produkts abzielt (Steinhilper 1988).

Die Vorgehensweise der energetischen Bewertung und die recyclingbezogenen Einflussparameter auf den Energieaufwand sollen am Beispiel zweier Gestaltsvarianten eines technischen Produktes demonstriert und diskutiert werden. Zunächst erfolgen die notwendigen Rahmenfestlegungen zum verwendeten Produktbeispiel.

In den Kapiteln 4 und 5 wurde der Einfluss der Produktgestalt auf den Energieaufwand beim Recycling mechanische Bauteile und Baugruppen untersucht und Schlussfolgerungen für deren Gestaltung formuliert. Diese Erkenntnisse sollen als Empfehlungen für den Konstruktionsprozess systematisiert und instrumentell aufbereitet werden.

Die ökologischen Effekte des Recyclings maschinenbaulicher Produkte variieren in vielfältiger Weise und werden potentiell von der Produktgestalt beeinflusst. Dieser Zusammenhang gewinnt vor dem Hintergrund einer ökologischen Stoffstrompolitik gepaart mit der immmer stärkeren Einbeziehung der Produkthersteller in die kreislaufwirtschaftliche Verantwortung zunehmend an Bedeutung. Die vorliegende Arbeit analysierte diesen Zusammenhang für mechanische Bauteile und Baugruppen und hinterlegt ihn auf Basis des kumulierten Energieaufwands mit neuen und quantitativen Argumenten.