Die traditionelle Kreislaufwirtschaftsforschung konzentriert sich weitgehend auf neue Materialien zur Untermauerung der Kreislaufwirtschaft oder auf Methoden zur Förderung effizienter Materialflüsse. Wichtig, aber oft übersehen, ist der Aspekt der Verhaltensänderung. Dienstleistungsbasierte Modelle, bei denen Waren niemals Eigentum der Verbraucher sind, haben das Potenzial, die Gesellschaft zum Wohle aller zu verändern. In diesem Zusammenhang haben Distributed-Ledger-Technologien (DLTs) wie Blockchain als potenzieller Katalysator für den Übergang zur Nachhaltigkeit zunehmend Beachtung gefunden. DLTs können neue Geschäftsmodelle und eine neue Ära der Transparenz ermöglichen, Vertrauensökonomien schaffen und dadurch möglicherweise die vorherrschenden wirtschaftlichen und institutionellen Systeme verändern. Das Projekt wird sich auf die Rolle konzentrieren, die DLTs bei der Erleichterung dieser Transformation spielen können, insbesondere im Hinblick auf die Aspekte der Transparenz in den Wertschöpfungskreisen und neuer zirkulärer Geschäftsmodelle rund um Servitization und die Sharing Economy.

Es werden neue Forschungsinstrumente entwickelt, um Interventionen, insbesondere politische Maßnahmen und digitale Technologien, hinsichtlich ihrer mehrdimensionalen Leistungen aus einer Perspektive des gesamten Lebenszyklus zu analysieren und zu bewerten. Es wird ein Systemdynamikmodell (SD) entwickelt, um zu verstehen, wie Servitisierungs- und Zugangssysteme, von der Mikro- bis zur Makroebene der Intervention bis hin zum Verbraucherverhalten, auf den Einsatz dieser Technologien im Wandel hin zur Zirkularität reagieren, und um die Rolle dieser Technologien weiter zu untersuchen DLTs im Prozess. Es wird ein mehrskaliger Rahmen für die Nachhaltigkeitsbewertung des Lebenszyklus zur Bewertung der Auswirkungen von DLTs, Transparenz und Servitisierung entwickelt und mit dem SD-Modell gekoppelt, wodurch ein neues, konsequentes, mehrskaliges Instrument zur Bewertung der Nachhaltigkeit des Lebenszyklus entsteht, das die Politikentwicklung unterstützen und verwendet werden kann sowohl Anleitung als auch Bewertung von Interventionen, die durch DLTs ermöglicht werden.

Zur Erzielung der CO₂-Neutralität Deutschlands steht die Automobilindustrie vor intensiven Anstrengungen hinsichtlich der Reduktion von Treibhausgasemissionen entlang des gesamten Lebenszyklus. Als zentraler Stellhebel dient u. a. die Erhöhung von Sekundärrohstoffquoten in der Fahrzeug- bzw. Komponentenherstellung und damit das Schließen von Materialkreisläufen. Der Einsatz von Sekundärmaterial in der Fahrzeugherstellung geht mit großen Herausforderungen bzgl. Materialqualität und Wirtschaftlichkeit einher. Hierbei bedarf es neben intelligenten, automatisierten Demontageprozessen ebenso effizienten Aufbereitungs- und Sortierverfahren zur Sortierung von Post-Shredder-Produkten in automobiltauglicher Qualität. Entlang der gesamten Prozesskette im Rahmen der Demontage und Aufbereitung gilt es, die wirtschaftlichen und umweltlichen Auswirkungen zu ermitteln. Die Professur für Circular Economy führt die entsprechenden ökonomischen und ökologischen Bewertungen der einzelnen Prozesse durch, um die Closed-Loop-Altfahrzeugverwertung ganzheitlich zu analysieren.

Das Forschungsvorhaben wird durch ein interdisziplinäres Konsortium aus Forschungs- und Industriepartnern bearbeitet. Beginnend mit Untersuchungen auf Gebäudeebene, wird die Nutzungsflexibilität und Anpassungsfähigkeit von kreislaufgerechten Holztafelbauweisen bewertet. Auf Bauteilebene werden daran anbindend, Bauteilanschlüsse mit dem Ziel der Demontierbarkeit und Trennbarkeit der Bauteilschichten bis auf die Materialebene betrachtet. Auf Materialebene steht insbesondere die Kaskadennutzung von Vollholz im Fokus der qualitativen und quantitativen Bewertungen. Die Charakterisierung der Verwertungsoptionen des Gebrauchtholzes auf Materialebene trägt dazu bei, dass das Gebrauchtholz nach dem Rückbau der kreislaufgerechten Konstruktion auch tatsächlich einer hochwertigen Kaskadennutzung zugeführt werden kann. Eine über alle Ebenen übergreifende, gesamtheitliche Betrachtung gestattet die Einbindung digitaler Technologien zur Entwicklung eines digitalen Materialpasses, mit dem Ziel der Dokumentation und Nachverfolgung von Bauteilen, Verbindungen und Rückbauoptionen. Auf Grundlage von Lebenszyklusanalysen erfolgt neben der technischen und materialwissenschaftlichen Bewertung die Evaluierung der ökologischen und ökonomischen Effekte. Die Untersuchung von innovativen Wirtschaftskonzepten aus der Kreislaufwirtschaft, wie Leasing- oder Sharing-Modelle runden das Verbundprojekt, mit einem Blick in die Zukunft des modernen Holzbaus, ab. 

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Die notwendige Reduktion von CO2-Emissionen in der Automobilindustrie stellt Fahrzeughersteller sowie Zulieferer vor die Herausforderung der Entwicklung und Herstellung nachhaltiger Fahrzeuge und Komponenten. Hierfür bedarf es neben dem erhöhten Einsatz von Sekundärrohstoffen ebenso neue, nachhalige Werkstoffkonzepte für Fahrzeugkomponenten. Das Forschungsprojekt verfolgt dabei eine gesamtheitliche Komponenten- und Werkstoffentwicklung für Kunststoffe und Metalle im Exterieur- und Interieurbereich. Die Professur für Circular Economy begleitet die Entwicklung von nachhaltigen Fahrzeugkomponenten im Interieur, die durch Materialreduktion, einfache Demontierbarkeit, Fokus auf Monomaterialien sowie den Einsatz von nachhaltigen Rohstoffen gekennzeichnet sind. Im Rahmen von ökonomischen und ökologischen Bewertungen werden die einzelnen Komponenten bewertet und deren systemische Auswirkungen analysiert.

Wasserstoff als vielseitigen und notwendigen chemischen Rohstoff und Energieträger trägt als grüne Alternative wesentliche zu eine sektorübergreifende Dekarbonisierung bei. H2Giga, eines der drei deutschen Wasserstoffleitprojekte, forscht mit über 30 unabhängigen Kooperationsprojekten an der Steigerung der Wasserstoffproduktion durch Wasserelektrolyse mittels Hochskalierung und Serienfertigung der gängigsten Elektrolyseurtypen. 

Das Teilprojekt ReNaRe (Recycling – Nachhaltige Ressourcennutzung) entwickelt Recycling- und Verwertungskonzepten zur Schließung der Stoffkreisläufe am Lebensende der Alkali-, der Protonenaustauschmembran- und Hochtemperaturelektrolyseure. Das Konsortium aus Industriepartnern und Forschungsinstituten stellt Technologien und Ansätze bereit, durch welche insbesondere die Stoffkreisläufe der kritischen Rohstoffe, speziell der Technologiemetalle, nach der Nutzungsphase eines großtechnischen Elektrolyseurs geschlossen werden können. 

Neben der rein technischen Konzeption werden die End-of-Life Konzepte mit einer Ökobilanz und techno-ökonomischen Bewertung analysiert. Darüber hinaus ist die Entwicklung eines Konzepts zur Unterstützung der Kreislaufwirtschaft der Elektrolyseurmaterialien durch Digitalisierung geplant.