Recycling und Kreislaufwirtschaft: Der Schrottplatz als Rohstoffmine
In der Debatte um das Verbrennerverbot ab dem Jahr 2035 geht es vor allem um die Frage, ob Fahrzeuge im täglichen Betrieb noch CO2 ausstoßen dürfen. Doch vor allem bei Elektroautos ist die Produktion meist klimaschädlicher als die komplette Nutzung. Um das Einsparpotenzial zu erhöhen, setzen Hersteller verstärkt auf das Recycling von Bauteilen und Rohstoffen. Die Möglichkeiten dieses Konzepts zeigt Mercedes-Benz mit dem Technologieprogramm Tomorrow XX(öffnet im neuen Fenster).
Glaubt man Herstellern wie Mercedes und BMW, hat sich die Klimabilanz von E-Autos in den vergangenen Jahren schon deutlich verbessert. BMW gibt an, dass der neue iX3 je nach Strommix nach rund 20.000 km den CO2-Rucksack aus der Produktion abgetragen hat. Bei einem CO2-Ausstoß von zehn bis 20 Tonnen je Modell und Hersteller gibt es aber weiterhin hohe Einsparungsmöglichkeiten.
Während BMW auf der IAA 2021 schon einen komplett aus Recyclingmaterial gefertigten Prototyp zeigte, den i Vision Circular, präsentiert Mercedes-Benz auf einer Veranstaltung in Stuttgart mehr als 40 neue Bauteil- und Materialkonzepte, "um den CO2-Fußabdruck eines Fahrzeugs signifikant zu senken und den Anteil an Sekundärmaterialien zu steigern".
Gezieltes Recycling statt Schrottpresse
Die Hersteller stehen vor verschiedenen Herausforderungen. Zum einen geht es darum, recycelte Stoffe aus anderen Bereichen für die Autoproduktion nutzbar zu machen. Ein klassisches Beispiel sind Fischernetze, aus denen Kunststoffelemente hergestellt werden können. Auf der anderen Seite sollen die Fahrzeuge selbst nach dem Ende der Nutzungsdauer wieder dem Stoffkreislauf zugeführt werden. Das wird auch als Urban Mining(öffnet im neuen Fenster) bezeichnet.
Für diesen Prozess sind zwei Faktoren von Vorteil: erstens eine leichte Demontierbarkeit, die den Arbeitsaufwand reduziert; zweitens ist es sinnvoll, möglichst sortenreine Komponenten zu verwenden. Aber selbst komplexe Produkte wie Autoreifen lassen sich in ihre Bestandteile zerlegen und zu neuen Bauteilen verarbeiten. Eine zentrale Rolle bei Elektroautos spielt natürlich das Recycling der Batterie.
Hohes Potenzial bei hohem Aufwand
Die von Mercedes gezeigten Beispiele machen deutlich: Das Einsparpotenzial ist hoch, bisweilen jedoch mit ebenfalls hohem Entwicklungsaufwand verbunden. Denn die Materialen sollen möglichst dieselben Eigenschaften wie bisher verwendete Stoffe aufweisen und für Kunden nicht mit Nachteilen verbunden sein. Das ist häufig nur möglich, wenn man die Wiederverwertung schon beim Design mitdenkt.
Beim Konzept der Kreislaufwirtschaft orientieren sich die Entwickler an sieben R-Prinzipien: Rethink, Reduce, Repair, Refurbish, Reuse, Recycle, Recover. Die Prinzipien verteilen sich auf die Phasen Entwicklung und Produktion, Nutzung sowie Verwertung (End of Life).
Ein Design für Kreislaufwirtschaft (Design for Circularity, DfC) soll die Wiederverwertung von Anfang an berücksichtigen. Um das Prinzip messbar zu machen, nutzt Mercedes einen DfC-Wert. Damit lässt sich einschätzen, wie sehr die Wiederverwertbarkeit durch bestimmte Maßnahmen gesteigert werden kann.
Das bedeutet in vielen Fällen, dass langjährige Produktionstrends wieder umgekehrt werden müssen.
Scheinwerfer verschrauben statt verkleben
Mercedes-Ingenieure haben einen Scheinwerfer entwickelt, dessen Bestandteile nicht mehr verklebt werden, sondern zusammengeschraubt. Das macht das Recycling einfacher und erleichtert die Reparatur. Da Scheinwerfer ein sicherheitskritisches Bauteil sind, muss die neue Verbindungstechnik dauerhaft halten und daher entsprechend getestet werden.
Hilfreich ist es zudem, wenn bestimmte Bauteile aus demselben Rohstoff bestehen, obwohl sehr unterschiedliche Eigenschaften verlangt werden. Das Zauberwort heißt Monomaterialien. Somit besteht ein Armaturenbrett in der Regel aus einem Träger aus Hartplastik, einer Schaumauflage und einem Kunstlederbezug. Den Entwicklern zufolge ist es möglich, alle Elemente aus Polyolefinen wie Polypropylen herzustellen und später gemeinsam zu schreddern und zu regranulieren. Da ein Mercedes aktuell aus 250 kg Kunststoff besteht, spielt dessen Recycling eine wichtige Rolle.
Weniger Material durch bionische Konstruktion
Einsparmöglichkeiten ergeben sich auch dadurch, dass Bauteile mit weniger Material konstruiert werden. Was nicht produziert wird, muss schließlich nicht recycelt werden. Entsprechend konstruierten die Ingenieure einen Federbeinholm nach bionischen Gesichtspunkten(öffnet im neuen Fenster). Dessen Strukturen sind nur dort verstärkt, wo es die Belastungen tatsächlich erfordern. Das spart zwar Material, stellt aber höhere Anforderungen an den Druckguss.
Dass Recycling-Lösungen teilweise sehr einfach sein können, zeigt das Beispiel einer neu entwickelten Kunststoffniete. Um vernietete Bauteile wie in der Fahrzeugtür zu demontieren, müssen die ultraschallverschweißten Nieten bislang aufgebohrt werden. Die neue Niete ist jedoch mit einem Torx-Einsatz versehen, so dass sie sich schneller mit einem Akkuschrauber herausdrehen lässt. Das soll Reparaturen und das Recycling von Fahrzeugen erleichtern. Durch dieses Konzept steigt der DfC-Wert von niedrigen 21 auf 89 Punkte.
Autoreifen sind gut recycelbar
Dass sich selbst Verbundstoffe gut wiederverwerten lassen, zeigt das Beispiel Autoreifen. Die bestehen im Wesentlichen aus Kautschuk, Stahl und textilen Fasern. Aktuell setzt Mercedes bereits recycelten Kautschuk im Türgriff der S-Klasse ein. Allerdings lässt sich daraus auch ein Lederersatz herstellen, der schon für die Sitze des Supersportwagens AMG GT XX getestet wurde. "In Kombination mit biobasierten Proteinen entsteht ein innovatives Material, das in Aufbau und Struktur echtem Leder ähnelt. Es kann auch in herkömmlichen Nachgerbeprozessen verarbeitet werden", schreibt das Unternehmen.
Die Beispiele machen deutlich: Fast alle Autoteile lassen sich am Ende wiederverwerten. Der neue Entwicklungschef Jörg Burzer geht von einer möglichen Recyclingquote von 80 Prozent aus. Beim Batterierecycling sollen sogar 96 Prozent möglich sein. Dazu nahm Mercedes inzwischen eine Pilotanlage im badischen Kuppenheim in Betrieb(öffnet im neuen Fenster). In einem mehrstufigen chemischen Prozess sollen die Metalle Kobalt, Nickel und Lithium einzeln extrahiert werden.
BMW plant sogar ein Directrecycling von Batterien.
Zulieferer spielen entscheidende Rolle
"Die Rohstoffe werden nicht komplett in ihren Ursprungszustand zurückverwandelt, sondern direkt in den Kreislauf der Zellfertigung zurückgegeben. Dadurch entfällt beim Direktrecycling die bisher übliche, energieintensive chemische oder thermische Aufbereitung", schreibt das Unternehmen zum Start seines Kompetenzzentrums Batteriezellrecycling am 15. Dezember 2025(öffnet im neuen Fenster).
Wie in der Autoindustrie kaum anders zu erwarten, sind die Hersteller beim Thema Kreislaufwirtschaft auf Kooperationen angewiesen. Schließlich kauft Mercedes beispielsweise 75 Prozent seiner Fahrzeuge bei Zulieferern ein. Die meisten Entwürfe, die im Konzept Tomorrow XX vorgestellt wurden, müssen daher zusammen mit den Lieferanten zur Serie gebracht werden. Das gilt auch für neue Batteriezellen, die beispielsweise ohne die energieintensive Trocknung der Elektroden auskommen sollen.
End-of-Life-Verordnung beschlossen
Aufgrund des selbst formulierten Ziels einer Recyclingquote von 80 Prozent wirken die neuen EU-Vorgaben sehr unambitioniert. Am 12. Dezember 2025 einigten sich die Unterhändler von Europaparlament und EU-Staaten darauf(öffnet im neuen Fenster), dass alle Neufahrzeuge so konstruiert sein sollten, "dass möglichst viele Teile und Komponenten von zugelassenen Verwertungsanlagen leicht entfernt werden können".
Die Unterhändler einigten sich bei der sogenannten End-of-Life-Verordnung (ELV) zudem darauf, dass der in jedem neuen Fahrzeugtyp verwendete Kunststoff innerhalb von sechs Jahren nach Inkrafttreten der Vorschriften mindestens 15 Prozent und innerhalb von zehn Jahren mindestens 25 Prozent recycelten Kunststoff enthalten muss. Von diesem Anteil muss wiederum 20 Prozent aus gebrauchten Fahrzeugteilen stammen, was als geschlossener Kreislauf (Closed Loop) bezeichnet wird.
Selbst der Verband der Automobilindustrie (VDA) begrüßte die Regelung(öffnet im neuen Fenster) als wichtigen Schritt "hin zu einer noch stärker kreislauforientierten Automobilwirtschaft". Allerdings seien zahlreiche Fragen offen, beispielsweise die nach der Anerkennung verschiedener Recyclingtechnologien oder nach der praktischen Umsetzung belastbarer Herkunftsnachweise. Zudem stelle die Closed-Loop-Vorgabe "erhebliche Anforderungen an Wirtschaftlichkeit und Organisation der Materialströme" und schränke die Flexibilität der Unternehmen ein.
Es bleibt daher zu hoffen, dass es der End-of-Life-Verordnung nicht so ergeht wie dem Verbrenner-Aus. Entscheidend für die Autoindustrie ist schließlich die Produktion eines Autos und nicht dessen Recycling.
Offenlegung: Golem hat auf Einladung von Mercedes-Benz an der Veranstaltung in Stuttgart teilgenommen. Die Kosten für Anreise und Übernachtung wurden von Mercedes-Benz übernommen. Unsere Berichterstattung ist davon nicht beeinflusst und bleibt gewohnt neutral und kritisch. Der Artikel ist, wie alle anderen auf unserem Portal, unabhängig verfasst und unterliegt keinerlei Vorgaben seitens Dritter.
- Anzeige Hier geht es zu Elektromobilität: Grundlagen und Praxis bei Amazon Wenn Sie auf diesen Link klicken und darüber einkaufen, erhält Golem eine kleine Provision. Dies ändert nichts am Preis der Artikel.