Die Prinzipien der Industriesymbiose für eine nachhaltigere Fertigung anwenden
Zur Verbesserung der Nachhaltigkeit gegenwärtiger industrieller Prozesse ist ein Paradigmenwechsel erforderlich, damit wichtige Ressourcen wie zum Beispiel Werkstoffe, Energie, Abfall und Nebenprodukte effizienter zwischen Produktionseinheiten koordiniert werden. Das Paradigma, das im Rahmen des EU-geförderten Projekts SYMBIOPTIMA eingeführt wurde, war eine „humanmimetische Symbiose“, die vom menschlichen Körper inspiriert ist. Bei diesem Ansatz werden Produktionsressourcen aus verschiedenen Industrien und sogar Sektoren neu durchdacht und wiederverwendet, um mehr Effizienz mit weniger Auswirkungen auf die Umwelt zu erreichen. SYMBIOPTIMA entwickelte ein integriertes Energie- und Ressourcenmanagementsystem (ERMS), das Instrumente für Produktionsplanung und Bedarfssteuerung und für Lebenszyklus-Nachhaltigkeitsbewertungen bietet. Es wurden zudem Hardware für die modulare „Plug and Play“-Überwachung von Produktionsanlagen sowie ein integrierter Instrumentensatz für alle thermischen Energiequellen, Ströme und Senken erstellt. Darüber hinaus wurde zur Maximierung der Abfallwiederverwendung ein einzigartiger Depolymerisationsprozess für Kunststoff (PET) entwickelt. Den Kreislauf durch Ökoinnovationen schließen Die moderne industrielle Bewirtschaftung beinhaltet die Überwachung, Messung, Aufzeichnung, Analyse, Steuerung und Umleitung von Energie- und Materialströmen innerhalb von Systemen, um Produktivität und Nachhaltigkeit sicherzustellen. „Die vom menschlichen Körper inspirierte Innovation von SYMBIOPTIMA bestand in der Sichtweise auf Elemente eines industriellen Clusters (zum Beispiel Unternehmen) als funktional unabhängige, aber gleichzeitig mit anderen Elementen, in einem einheitlichen System verbundene Elemente“, sagt Projektkoordinator Andrea Ballarino, und meint weiter, „jedes Element verfolgt Ziele zum Wohle des Ganzen.“ Zur Operationalisierung des Konzepts wurde über SYMBIOPTIMA ein ERMS-System als Integrationsstelle für alle Umwelt-, Energie- und Wirtschaftlichkeitsfaktoren der Unternehmen im Cluster entwickelt, die als Produktionseinheiten fungieren. Die Plattform nutzt Bewertungsinstrumente einschließlich aller gesammelten Daten zur Unterstützung der Entscheidungsfindung. Die Software zur Bedarfssteuerung kann beispielsweise Wissen um die geplante Energienutzung innerhalb des Clusters zur Kommunikation mit dem Energiemarkt verwenden und Energie für einzelne Unternehmen und den Cluster als Ganzes praktischer und kostengünstiger einkaufen. SYMBIOPTIMA bewertete neu, was als „Abfall“ gilt, damit revolutionäre Technologien anschließend Wege finden können, um zuvor entsorgte Werkstoffe zu nutzen. Ein Musterbeispiel hierfür ist die Entwicklung einer neuen Chemikalienaufbereitungstechnologie für das Recycling und die Wiederverwendung von PET-Kunststoff namens Gr3n, die vor Kurzem zum Gesamtsieger des EU Innovation Radar Award 2018 gekürt wurde. Das System ist modular aufgebaut, um hardware- und softwareseitig die Integration und Skalierbarkeit zu vereinfachen. Die Integration auf Prozessüberwachungsebene wurde entwickelt, um bestehende Systeme vielmehr zu vervollständigen, als diese zu ersetzen. Die Einführung von Interoperabilitätsstandards und -protokollen, die auf bestehenden Systemen und Internetfunktionen aufbauen können, vereinfacht zudem die Aufrüstung veralteter Systeme. Wachstumschancen Laut Ballarino repräsentieren die Industrien in den Bereichen Chemie, Zement, Keramik, Stahl, Petrochemie, Mineralien und Erz, Nichteisenmetalle und Wasser gemäß Eurostat-Zahlen gemeinsam mehr als 450 000 Unternehmen, über 6,8 Mio. Angestellte und mehr als 1,6 Mrd. EUR Einnahmen – dies macht 20 % der gesamten europäischen Fertigung aus. Dieses Statistiken verdeutlichen die potenziellen Auswirkungen dieser Industriesektoren auf die generelle Nachhaltigkeit der europäischen Wirtschaft. „Nachhaltige Prozesse können nicht durch Wettbewerb, sondern vielmehr durch kooperative Bewirtschaftung und Integration von Ressourcen erreicht werden“, sagt Ballarino. „Die Anreize hierfür sind unterschiedlich – von konventionellen Geschäftsgründen wie zum Beispiel Kostenreduktion oder Mehreinnahmen bis hin zu langfristiger Ressourcensicherheit oder sogar Einhaltung der gesetzlichen Vorschriften. Wir müssen diese erschließen.“ Derzeit steuert SYMBIOPTIMA die komplette Lösung mit Unternehmen aus unterschiedlichen Industrien. Manche Technologien wie zum Beispiel die ERMS-Plattform sowie der integrierte Instrumentensatz für thermische Energiequellen und Flussmanagement haben bereits Marktreife erreicht, während andere kurz vor dem Markteintritt stehen.
Schlüsselbegriffe
SYMBIOPTIMA, intelligente Fertigung, Nachhaltigkeit, Energie, Abfall, Recycling, grüne Chemie, Wiederverwendung, Ressourcenmanagement, Industrie, Symbiose
